JP2004072992A - Switching power supply - Google Patents

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a switching power supply reducing a loss of electric power by stopping a control circuit when a load is light. <P>SOLUTION: The switching power supply makes switching of voltage applied to a primary side of a transformer to transmit the voltage to a secondary side to have a control circuit controlling output voltage so as to be preset voltage. The control circuit is stopped when duty ratio of its switching signal is detected to be a prescribed value or less further when the output voltage is detected to be the prescribed voltage or more. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、入力をスイッチング制御して直流電圧を生成するスイッチング電源装置に関し、特にその軽負荷時の消費電力の低減に関するものである。
【０００２】
また、この発明はスイッチング電源装置に関し、特に負荷の待機時及び軽負荷時における消費電力の低減に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
従来のスイッチング電源装置は、出力電圧と設定電圧の電圧差を検出して出力電圧が設定電圧になるように定電圧制御される。具体的には、負荷の状態により出力電圧が変化するとスイッチ素子のオンオフ時間の制御が行われ、トランスの巻線等への入力電圧の印加時間が変化し、結果として出力電圧が常に設定電圧になる。
このことを図を用いて説明する。
【０００４】
図７は従来におけるスイッチング電源装置の構成例を示した図である。
図７において、起動回路３１は、入力電圧が印加された時に入力電圧から制御回路３２へ電源電圧を供給する。制御回路３２は、スイッチ素子Ｑ１のオンオフ時間を制御する矩形信号を出力し、検出回路３３からの帰還信号を基に矩形信号のデューティー比を変化させる。検出回路３３は、予め設定された設定値と実際の出力値との電圧差を検出してその電圧差に応じた帰還信号を出力する。トランスＴ３１の１次側には、入力電圧が印加されスイッチ素子のスイッチング動作により変調され２次側へ伝送される。伝送された変調信号はダイオードＤ１で整流され、コンデンサＣ１で平滑化されて直流電圧が生成される。出力電圧は検出回路３３で常にモニタされているため一定の電圧が確保される。
【０００５】
さらに、図７の従来例の構成を詳しく説明する。スイッチング素子Ｑ１のオンオフにより入力電圧Ｖｉｎが与えられ出力電圧Ｖｏｕｔを誘起する磁性素子であるトランスＴ３１と、スイッチング素子Ｑ１をオンオフする制御回路（主制御回路）３２と、を備える。
【０００６】
また、トランスＴ３１の１次側には、スイッチング素子Ｑ１のオンオフにより入力電圧Ｖｉｎが与えられる。トランスＴ３１の２次側に発生した電圧は、ダイオードＤ１で整流し、コンデンサＣ１で平滑し、出力電圧Ｖｏｕｔとなる。
【０００７】
したがって、トランスＴ３１の２次巻線は、出力電圧Ｖｏｕｔを誘起する。
【０００８】
さらにまた、起動回路３１は、入力電圧Ｖｉｎから制御回路３２へ電力を供給する。
【０００９】
そして、図８に他の従来のスイッチング電源装置の一種である一般的なフライバックコンバータの構成を示す。同図において、入力電圧Ｖｉｎはスイッチング素子ＳＷ１のオンオフによりトランスＴ１の１次巻線Ｎ１に与えられる。
【００１０】
トランスＴ１の２次巻線Ｎ２に発生する電圧は、ダイオードＤ１で整流され、コンデンサＣ１で平滑され、出力電圧Ｖｏｕｔとなる。トランスＴ１の補助巻線Ｎ３に発生する電圧は、ダイオードＤ２で整流され、コンデンサＣ２で平滑され、主制御回路Ｕ１の電源Ｖｃｃとなる。また、出力電圧Ｖｏｕｔと電源Ｖｃｃとは相関がある。
【００１１】
誤差増幅器Ｕ２は、出力電圧Ｖｏｕｔと基準電圧Ｖｒｅｆとの差を増幅し、フォトカプラＯＣ１を介して、主制御回路Ｕ１へ信号ＦＢとしてフィードバックする。コンデンサＣ３と抵抗Ｒ４とは、フィードバックの周波数応答を調整する。抵抗Ｒ３は、フォトカプラＯＣ１のゲインを調整する。
【００１２】
主制御回路Ｕ１は、信号Ｖｇａｔｅによってスイッチング素子ＳＷ１のオンオフを制御する。フィードバックによる信号ＦＢに基づき、オンとオフとの時間の割合（デューティ比）を調整する。オンオフの周波数は変化しない。信号Ｖｇａｔｅは、その電位が不定となることがないように抵抗Ｒ２でプルダウンされる。また、電源Ｖｃｃは抵抗Ｒ１を介し、入力電圧Ｖｉｎに接続される。
【００１３】
さらに、図８の従来例の構成を詳しく説明する。スイッチング素子ＳＷ１のオンオフにより入力電圧Ｖｉｎが与えられ出力電圧Ｖｏｕｔを誘起する磁性素子であるトランスＴ１と、スイッチング素子ＳＷ１をオンオフする主制御回路Ｕ１と、を備える。
【００１４】
また、トランスＴ１の１次巻線Ｎ１には、スイッチング素子ＳＷ１のオンオフにより入力電圧Ｖｉｎが与えられる。トランスＴ１の２次巻線Ｎ２に発生した電圧は、ダイオードＤ１で整流し、コンデンサＣ１で平滑し、出力電圧Ｖｏｕｔとなる。
【００１５】
したがって、トランスＴ１の２次巻線Ｎ２は、出力電圧Ｖｏｕｔを誘起する。
【００１６】
さらにまた、抵抗Ｒ１は、入力電圧Ｖｉｎから主制御回路Ｕ１へ電力供給する。また、トランスＴ１の補助巻線Ｎ３に誘起する電圧は、ダイオードＤ２で整流し、コンデンサＣ２で平滑し、電源Ｖｃｃとなり、主制御回路Ｕ１へ電力供給する。
【００１７】
次に、図８の従来例の動作を説明する。スイッチング電源装置の起動において、主制御回路Ｕ１は、抵抗Ｒ１を介し入力電圧Ｖｉｎから電力の供給を受ける。そうして、起動後は主にトランスＴ１の補助巻線Ｎ３から電力の供給を受ける。
【００１８】
出力電圧Ｖｏｕｔが基準電圧Ｖｒｅｆよりも高くなると、誤差増幅器Ｕ２の出力は減少し、フォトカプラＯＣ１内のフォトダイオードの電流は増加し、フォトカプラＯＣ１内のフォトトランジスタの電流は増加し、主制御回路Ｕ１の信号ＦＢは低下し、スイッチング素子ＳＷ１のオン時間の割合（デューティ比）が減少し、出力電圧Ｖｏｕｔを低下させる。
【００１９】
出力電圧Ｖｏｕｔが基準電圧Ｖｒｅｆよりも低くなると、誤差増幅器Ｕ２の出力は増加し、フォトカプラＯＣ１内のフォトダイオードの電流は減少し、フォトカプラＯＣ１内のフォトトランジスタの電流は減少し、主制御回路Ｕ１の信号ＦＢは上昇し、スイッチング素子ＳＷ１のオン時間の割合（デューティ比）が増加し、出力電圧Ｖｏｕｔを上昇させる。
【００２０】
このようにして、出力電圧Ｖｏｕｔは所定の電圧に制御される。所定の電圧に制御されているとき、信号ＦＢの値は一定値になる。
つまり、スイッチング電源装置は、出力電圧Ｖｏｕｔと所定の電圧Ｖｒｅｆとを比較して、その差に基づきスイッチング素子ＳＷ１のオンオフを制御する主制御回路Ｕ１で構成されている。
【００２１】
また、従来の直流電源装置（スイッチング電源装置）は、軽負荷時において力率改善回路の動作を停止させ、消費電力を削減しかつ効率を向上させる（例えば、特許文献１参照。）。
【００２２】
【特許文献１】
特開平８−１１１９７５号公報
【００２３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図７の従来のスイッチング電源装置では、軽負荷時でも動作し続けているため制御回路で電力が消費されると共に、トランスの巻線に電流が流れることによる電力損失が発生する。特に待機状態などにおける電力消費の低減は強く要求されており、従来のスイッチング電源装置の軽負荷時における電力損失は無視できない損失量であるという問題があった。
【００２４】
また、このような図８の従来のスイッチング電源装置には次のような課題があった。
【００２５】
負荷の待機時及び軽負荷時に、スイッチング素子ＳＷ１のオンオフの周波数は変化しないので、このオンオフに起因する損失は減少せず、消費電力が小さくならないという課題があった。
【００２６】
また、主制御回路Ｕ１を動作させるための電力は常時供給され、消費電力が小さくならないという課題があった。
【００２７】
そしてまた、従来のスイッチング電源装置では、停止のときに出力電圧が低下するため、負荷にストレスを与えることがあった。
【００２８】
本発明は上述した問題点を解決するためになされたものであり、軽負荷時に制御回路を停止させることにより電力損失を低減させたスイッチング電源装置を提供することを目的とする。
【００２９】
また、本発明の目的は、以上説明した課題を解決するものであり、負荷の待機時及び軽負荷時に、消費電力を低減することができるスイッチング電源装置を提供することにある。
【００３０】
さらにまた、本発明の目的は、上述の待機時及び軽負荷時の消費電力低減と共に、好適な出力特性を有し、小型化及び低コスト化が容易なスイッチング電源装置を提供することにある。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
このような目的を達成する本発明は、次の通りである。
（１）トランスの１次側に印加される電圧をスイッチングして２次側に伝送し、出力電圧が設定電圧になるように制御する制御回路を有するスイッチング電源装置において、前記制御回路のスイッチング信号のデューティー比が所定の値以下であり、且つ前記出力電圧が所定の電圧以上であることを検出した時に前記制御回路を停止させることを特徴としたスイッチング電源装置。
（２）出力電圧を設定電圧にするための帰還信号に基づきトランスの１次側に印加される電圧をスイッチングして２次側に伝送し、出力電圧が設定電圧になるように制御する制御回路を有するスイッチング電源装置において、前記制御回路の起動時に前記入力電圧から前記制御回路に電源電圧を供給する起動回路と、前記制御回路の起動後に前記トランスから前記制御回路に電源電圧を供給し、前記入力電圧のスイッチングのデューティー比が所定の値以下の時には供給する電圧が前記制御回路の動作停止電圧以下になる補助巻線と、前記出力電圧が所定の電圧以上であることを検出する検出部と、その検出結果に基づき前記起動回路から制御回路への電源電圧の供給を遮断する起動回路制御部から成る出力検出回路と、を設けたことを特徴とするスイッチング電源装置。
（３）前記帰還信号は、フォトカプラにより２次側から１次側へ伝達されることを特徴とする（１）または（２）に記載のスイッチング電源装置。
（４）前記検出信号は、フォトカプラにより２次側から１次側へ伝達されることを特徴とする（１）または（２）に記載のスイッチング電源装置。
（５）前記トランスの１次側巻線と補助巻線の巻線比は、前記入力電圧のスイッチングのデューティー比が所定の値以下になった時に、前記補助巻線で生成される電圧が前記制御回路の動作停止電圧以下になるように設定されたことを特徴とする（２）記載のスイッチング電源装置。
（６）出力電圧と所定の電圧とを比較して、その差に基づきスイッチング素子のオンオフを制御する主制御回路を有するスイッチング電源装置において、負荷電流が所定の値よりも低い時に、前記主制御回路への電力供給を禁止する供給制御手段を設けることを特徴とするスイッチング電源装置。
（７）前記供給制御手段は、前記出力電圧が所定の値よりも低い時に、前記主制御回路への電力供給の禁止を解除することを特徴とする（６）に記載のスイッチング電源装置。
（８）出力電圧と所定の電圧とを比較して、その差に基づきスイッチング素子のオンオフを制御する主制御回路を有するスイッチング電源装置において、負荷電流が所定の値よりも低い時に、前記主制御回路への電力供給を間歇する供給制御手段を設けることを特徴とするスイッチング電源装置。
（９）出力電圧と所定の電圧とを比較して、その差に基づき電流指令値を制御し、前記電流指令値に基づきスイッチング素子のオンオフで発生する電流値を制御する主制御回路を有するスイッチング電源装置において、前記電流指令値が所定の値よりも低い時に、前記主制御回路への電力供給を禁止する供給制御手段を設けることを特徴とするスイッチング電源装置。
（１０）前記供給制御手段は、前記電流指令値が所定の値よりも高いときに、前記主制御回路への電力供給の禁止を解除することを特徴とする（９）に記載のスイッチング電源装置。
（１１）スイッチング素子のオンオフにより入力電圧が与えられ出力電圧を誘起する磁性素子と、前記スイッチング素子をオンオフする主制御回路と、を備えるスイッチング電源装置において、負荷電流が所定の値よりも低く、前記出力電圧が所定の値よりも高いときに、前記入力電圧から前記主制御回路への電力供給及び前記磁性素子の補助巻線から前記主制御回路への電力供給をオフし、前記出力電圧が所定の値よりも低いときに、前記入力電圧から前記主制御回路への電力供給をオンする供給制御手段を設けることを特徴とするスイッチング電源装置。
（１２）スイッチング素子のオンオフにより入力電圧が与えられ出力電圧を誘起する磁性素子と、前記スイッチング素子をオンオフする主制御回路と、負荷電流が所定の値よりも低く、前記出力電圧が所定の値よりも高いときに、前記磁性素子の補助巻線から前記主制御回路への電力供給をオフする供給制御手段と、を備えるスイッチング電源装置において、前記供給制御手段は、前記出力電圧が所定の値よりも低いときに、前記入力電圧から前記主制御回路への電力供給をオンすることを特徴とするスイッチング電源装置。
（１３）スイッチング素子のオンオフにより入力電圧が与えられ出力電圧を誘起する磁性素子と、前記出力電圧と所定の電圧とを比較して、その差の電流指令値とスイッチング素子のオンオフで発生する電流値とに基づき、前記スイッチング素子をオンオフする主制御回路と、を備えるスイッチング電源装置において、前記電流指令値が所定の値よりも低いときに、前記磁性素子の補助巻線から前記主制御回路への電力供給をオフし、前記電流指令値が所定の値よりも高いときに、前記入力電圧から前記主制御回路への電力供給をオンする供給制御手段と、前記主制御回路と、を単一の集積回路で形成することを特徴とするスイッチング電源装置。
【００３２】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の一実施例を示した構成図である。
図１で前出の図と同一のものは同一符号とし、その部分の説明は省略する。
【００３３】
図１において、起動回路１は入力電圧が印加された時に入力電圧をトランジスタＱ２とツェナーダイオードＤ３により所定の電圧に調整して制御回路２へ供給し制御回路２を起動させる。制御回路２は起動すると矩形信号であるスイッチング信号ＯＵＴを出力しスイッチング素子Ｑ１をオンオフ制御する。
トランスＴ１の１次側巻線Ｎ１には入力電圧が印加されている。スイッチング素子Ｑ１がオンオフされることにより変調され２次側巻線Ｎ２へ伝達されて直流電圧が生成される。また補助巻線Ｎ３にも電圧が生成される。
定常時にはこの補助巻線Ｎ３から制御回路２の電源電圧が供給され、起動回路１からの電源電圧の供給は、制御回路２の基準電圧Ｖｒｅｆが立ち上がったことによりトランジスタＱ３をオンさせ、トランジスタＱ２がオフすることにより遮断される。
【００３４】
帰還検出回路３は、出力電圧をモニタして設定電圧になるように帰還信号を出力する。詳細にはシャントレギュレータＵ１及び抵抗Ｒ１、Ｒ２により出力電圧の設定を行い、実際の出力電圧との差に応じた帰還信号ＦＢをフォトカプラＰＣ１を介して制御回路２に送る。制御回路２は、その帰還信号ＦＢに基づいて出力電圧が設定電圧になるようにスイッチング信号ＯＵＴのデューティー比を変化させてスイッチング素子Ｑ１のオンオフ時間の制御をする。
【００３５】
待機状態などの軽負荷時では、制御回路２のスイッチング信号ＯＵＴのデューティー比は小さくなりスイッチング素子Ｑ１のオン時間が短くなる。トランスＴ１の１次巻線Ｎ１と補助巻線Ｎ３の巻線比は、スイッチング素子Ｑ１のオン時間が所定の値よりも短くなることにより補助巻線Ｎ３から十分な電源電圧が制御回路２へ供給できなくなる様に設定されている。
【００３６】
出力検出回路４は、出力電圧が所定の電圧以上であることを検出する検出部と、その検出結果に基づき起動回路１からの制御回路２への電源電圧の供給を遮断する起動回路制御部から成る。詳細には、出力電圧がツェナーダイオードＤ２のツェナー電圧よりも高い場合、フォトカプラＰＣ２には電流が流れ起動回路１のトランジスタＱ２のベース電流を引き抜き、トランジスタＱ２のオフ状態を継続させる。
出力電圧がツェナーダイオードＤ２のツェナー電圧よりも低くなると、フォトカプラＰＣ２に電流が流れなくなることで出力電圧が所定の電圧以下になったことが検出され、トランジスタＱ２がオンして起動回路１からの制御回路２への電源電圧の供給が許可される。
【００３７】
これらのことから、軽負荷状態ではスイッチング信号のデューティー比が所定の値以下になり、トランスＴ１の補助巻線Ｎ３からは制御回路２を動作させるために必要な電圧を供給できない。起動回路１を経由した電源電圧の供給も出力電圧が所定値よりも高ければ出力検出回路４により強制的に遮断され、出力電圧が所定値以下になるまで制御回路４は停止状態となりスイッチング電源装置自体も動作を停止することとなる。これにより出力電圧は低下していき所定値以下になると、制御回路２への起動回路１を経由した電源電圧の供給が許可され制御回路４が動作を開始する。しかし軽負荷状態が継続していれば、これらの動作を繰り返すこととなる。
【００３８】
このことを図を用いて説明する。
図２は、実施例における軽負荷時の動作を示したタイミングチャートである。図２において、（ａ）は出力電圧Ｖｏｕｔ、（ｂ）はトランジスタＱ２のベース電位Ｖｂ、（ｃ）は制御回路４の電源電圧Ｖｃｃの変化を示している。
（ａ）において破線Ｖ１は出力検出回路４の設定電圧を示し、破線Ｖ２は出力電圧の設定値を示している。（ｃ）において破線ｓで示したレベルが制御回路の停止電圧である。
出力電圧ＶｏｕｔがＶ１とＶ２の間にある時は、トランジスタＱ２のベース電位Ｖｂは低電位にされ強制的なオフ状態である。従って、制御回路４の電源電圧Ｖｃｃは停止電圧以下になっている。出力電圧ＶｏｕｔがＶ１まで低下するとトランジスタＱ２のベース電位Ｖｂは上昇し、制御回路４に電源電圧が供給される。これにより、出力電圧Ｖｃｃが設定電圧Ｖ２まで上昇する。つまり、時間ｔ１からｔ２の間では動作状態、時間ｔ２からｔ３の間では停止状態がつくられ、軽負荷時にはこれらの状態が繰り返される。
【００３９】
以上により、軽負荷時にスイッチング電源装置を強制的に停止させる期間がつくられ電力損失を低減させることができる。
【００４０】
尚、本発明は、２次側電圧の変動を１次側から検出する構成のスイッチング電源装置に適用しても良い。例えば、トランスの１次側に２次側電圧の変動を検出するための巻線が設けられ、この巻線の電圧変動により帰還信号が生成される。この帰還信号に基づき１次側巻線に印加される電圧がスイッチングされ、２次側電圧が設定電圧になるように制御されたスイッチング電源装置等である。
【００４１】
さらに、図１の実施例の構成を詳しく説明する。
図１の実施例の特徴は、負荷電流Ｉｏが所定の値よりも低く、出力電圧Ｖｏｕｔが所定の値よりも高いときに、入力電圧Ｖｉｎから制御回路（主制御回路）２への電力供給及び磁性素子であるトランスＴ１の補助巻線Ｎ３から制御回路２への電力供給をオフし、出力電圧Ｖｏｕｔが所定の値よりも低いときに、入力電圧Ｖｉｎから制御回路２への電力供給をオンする出力検出回路（供給制御手段）４を設ける点にある。
【００４２】
一方、負荷電流Ｉｏ、スイッチング素子Ｑ１を流れる電流、トランスＴ１の１次巻線Ｎ１を流れる電流、トランスＴ１の２次巻線を流れる電流、トランスＴ１の補助巻線Ｎ３に誘起する電圧に基づく電源電圧Ｖｃｃ及びデューティ比には、それぞれ相関がある。
【００４３】
よって、負荷電流が増加すれば、スイッチング素子Ｑ１を流れる電流、トランスＴ１の１次巻線Ｎ１を流れる電流及びトランスＴ１の２次巻線を流れる電流は増加し、電源電圧Ｖｃｃは増加し、デューティ比は増加する。
【００４４】
また、負荷電流が減少すれば、スイッチング素子Ｑ１を流れる電流、トランスＴ１の１次巻線Ｎ１を流れる電流及びトランスＴ１の２次巻線を流れる電流は減少し、電源電圧Ｖｃｃは減少し、デューティ比は減少する。
【００４５】
したがって、負荷電流Ｉｏが所定の値よりも低くなると、電源電圧Ｖｃｃは制御回路２の停止電圧となり、制御回路２は停止し、補助巻線Ｎ３から制御回路２への電力供給はオフとなる。
【００４６】
特に、待機時及び軽負荷時では、図１の実施例は不連続モードで動作し、電源電圧Ｖｃｃの変動は大きくなるため、精度よく動作する。
【００４７】
さらに、出力電圧Ｖｏｕｔが所定の値よりも低くなると、出力検出回路４のツェナーダイオードＤ２及びフォトカプラＰＣ２はオフとなり、起動回路１のトランジスタＱ２はオンとなり、入力電圧Ｖｉｎから制御回路２への電力供給をオンする。
【００４８】
こうして、図１の実施例は、出力電圧Ｖｏｕｔの低下が制限されるため、負荷にストレスを与えることがない。
【００４９】
また、上述の例では、負荷電流Ｉｏの検出にあたり、電源電圧Ｖｃｃを利用したが、直接の負荷電流Ｉｏ、またはスイッチング素子Ｑ１を流れる電流、またはトランスＴ１の１次巻線Ｎ１を流れる電流、またはトランスＴ１の２次巻線を流れる電流、またはデューティ比を検出してもよい。
【００５０】
さらにまた、上述の例では、出力電圧Ｖｏｕｔが所定の値よりも低いかどうかの判定にあたり、直接の出力電圧Ｖｏｕｔを検出したが、電源電圧Ｖｃｃを検出してもよい。
【００５１】
出力電圧Ｖｏｕｔと電源電圧Ｖｃｃとは相関があり、出力電圧Ｖｏｕｔが増加すれば電源電圧Ｖｃｃも増加し、出力電圧Ｖｏｕｔが減少すれば電源電圧Ｖｃｃも減少する。
【００５２】
そして、以下に、図に基づいて他の本発明を詳細に説明する。図３は本発明に係るスイッチング電源装置の第２実施例を示す構成図である。なお、図８の従来例と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００５３】
図３の実施例の特徴は、負荷電流Ｉｏが所定の値Ｖｒｅｆよりも低い時に、主制御回路Ｕ１への電力供給を禁止する供給制御手段Ｕ２０を設ける点にある。
また、供給制御手段Ｕ２０は、出力電圧Ｖｏｕｔが所定の値Ｖｖｒ２よりも低い時に、主制御回路Ｕ１への電力供給の禁止を解除する。
【００５４】
さらに詳しくは、供給制御手段Ｕ２０は、負荷電流Ｉｏが所定の値よりも低く、したがって抵抗Ｒ６に発生する電圧が所定の値である電圧Ｖｃｒ２よりも低く、かつ、出力電圧Ｖｏｕｔが所定の値である電圧Ｖｖｒ２よりも高いときに、以下の特徴を有する。
【００５５】
抵抗Ｒ１を介する入力電圧Ｖｉｎから主制御回路Ｕ１への電力供給、及び磁性素子であるトランスＴ１の補助巻線Ｎ３から主制御回路Ｕ１への電力供給をスイッチＳＷ２でオフする。
【００５６】
さらにまた、供給制御手段Ｕ２０は、出力電圧Ｖｏｕｔが所定の値であるＶｖｒ２よりも低いときに、入力電圧Ｖｉｎから主制御回路Ｕ１への電力供給をスイッチＳＷ２でオンする特徴を有する。
【００５７】
スイッチＳＷ２がオンすると、抵抗Ｒ１を介して、入力電圧Ｖｉｎから主制御回路Ｕ１へ電力を供給する。
【００５８】
供給制御手段Ｕ２０は、負荷電流Ｉｏを検出する抵抗Ｒ６と、検出した負荷電流Ｉｏの値を判定する演算増幅器Ｕ３と、出力電圧Ｖｏｕｔの値を判定するコンパレータＵ４と、信号を伝達するフォトカプラＯＣ２と、主制御回路Ｕ１の電源Ｖｃｃへの電力供給をオンオフするスイッチＳＷ２とその他素子とで構成される。
【００５９】
抵抗Ｒ６には、負荷電流Ｉｏに比例した電圧が発生する。演算増幅器Ｕ３は、抵抗Ｒ６に発生した電圧と電圧Ｖｃｒ２とを比較し、負荷が軽負荷であるかどうかを判定する。その出力は、抵抗Ｒ８でゲインが調整され、フォトカプラＯＣ２内のフォトダイオードに接続される。コンデンサＣ４と抵抗Ｒ７とはフィルタを構成する。
【００６０】
コンパレータＵ４は、出力電圧Ｖｏｕｔと電圧Ｖｖｒ２とを比較し、出力電圧Ｖｏｕｔが低下したかどうかを判定する。更に、その出力はダイオードＤ３を介して、フォトカプラＯＣ２内のフォトダイオードに接続される。抵抗Ｒ６に発生する電圧は、出力電圧Ｖｏｕｔと比較して無視できるほど小さく、無視できる。演算増幅器Ｕ３及びコンパレータＵ４は、コンデンサＣ１で平滑された電圧で動作する。
【００６１】
フォトカプラＯＣ２内のフォトトランジスタは、スイッチＳＷ２に接続される。スイッチＳＷ２は、一方が抵抗Ｒ１、ダイオードＤ２及びコンデンサＣ２に接続され、他方が主制御回路Ｕ１の電源Ｖｃｃに接続される。抵抗Ｒ５はスイッチＳＷ２をバイアスする。
【００６２】
図３の実施例の動作を説明する。なお、図８の従来例と同様のものは説明を省略する。スイッチング電源装置の起動において、主制御回路Ｕ１は、抵抗Ｒ１と抵抗Ｒ５とスイッチＳＷ２とを介し入力電圧Ｖｉｎから電力の供給を受ける。フォトカプラＯＣ２内のフォトトランジスタはオフである。
【００６３】
そうして、起動後の定常出力では、主にトランスＴ１の補助巻線Ｎ３から電力の供給を受ける。フォトカプラＯＣ２内のフォトトランジスタはオフとなり、スイッチＳＷ２はオンとなる。
【００６４】
このとき、負荷電流Ｉｏは定常であり、抵抗Ｒ６に発生する電圧は電圧Ｖｃｒ２よりも大きく、演算増幅器Ｕ３の出力はＬｏｗとなり、フォトカプラＯＣ２内のフォトダイオードはオフとなる。出力電圧Ｖｏｕｔは定常であり、出力電圧Ｖｏｕｔは電圧Ｖｖｒ２よりも大きく、コンパレータＵ４の出力はＨｉｇｈとなり、ダイオードＤ３はオフとなる。
【００６５】
次に、負荷電流Ｉｏが軽負荷の場合を説明する。抵抗Ｒ６に発生する電圧は電圧Ｖｃｒ２よりも小さくなり、演算増幅器Ｕ３の出力はＨｉｇｈとなり、フォトカプラＯＣ２内のフォトダイオードはオンとなり、フォトカプラＯＣ２内のフォトトランジスタはオンとなり、スイッチＳＷ２はオフとなり、主制御回路Ｕ１は停止し、スイッチング素子ＳＷ１はオフとなり、出力電圧Ｖｏｕｔは減少する。
【００６６】
出力電圧Ｖｏｕｔが電圧Ｖｖｒ２よりも低下すると、コンパレータＵ４の出力はＬｏｗとなり、ダイオードＤ３はオンとなり、フォトカプラＯＣ２内のフォトダイオードはオフとなり、フォトカプラＯＣ２内のフォトトランジスタはオフとなり、スイッチＳＷ２はオンとなり、主制御回路Ｕ１は動作し、スイッチング素子ＳＷ１はオンオフし、出力電圧Ｖｏｕｔは上昇する。
【００６７】
出力電圧Ｖｏｕｔが電圧Ｖｖｒ２よりも上昇すると、再びコンパレータＵ４の出力はＨｉｇｈとなり、ダイオードＤ３はオフとなり、フォトカプラＯＣ２内のフォトダイオードはオンとなり、フォトカプラＯＣ２内のフォトトランジスタはオンとなり、スイッチＳＷ２はオフとなり、主制御回路Ｕ１は停止し、スイッチング素子ＳＷ１はオフし、出力電圧Ｖｏｕｔは減少する。
【００６８】
そうして、出力電圧Ｖｏｕｔと電圧Ｖｖｒ２とからなるヒステリシスや系の応答等により、スイッチＳＷ２は間歇的に動作し、主制御回路Ｕ１の電源Ｖｃｃへの電力供給は間歇的に動作し、スイッチング素子ＳＷ１は間歇的に動作する。
負荷電流Ｉｏが定常となれば、間歇的な動作は連続的な動作に移行する。
【００６９】
特に、コンパレータＵ４にヒステリシスがあると好適に間歇的な動作をする。
【００７０】
スイッチング素子ＳＷ１が間歇に動作をすれば、このオンオフに起因する損失は減少し、消費電力が小さくなる。
また、主制御回路Ｕ１の電源Ｖｃｃへの電力供給が間歇的に動作をすれば、主制御回路Ｕ１における消費電力も間歇的になり小さくなる。
【００７１】
以上のことにより、本発明のスイッチング電源装置では負荷の待機時及び軽負荷時に、消費電力を低減することができる。
【００７２】
そしてまた、主制御回路Ｕ１の停止のときは、磁性素子であるトランスＴ１の補助巻線Ｎ３から主制御回路Ｕ１への電力供給のみならず、入力電圧Ｖｉｎから主制御回路Ｕ１への電力供給もオフするため、一層、消費電力は小さくなる。
【００７３】
また、出力電圧Ｖｏｕｔの低下は、コンパレータＵ４によって制限されるため、負荷にストレスを与えることがない。
【００７４】
上述の例では、コンパレータＵ４が配置されるものであったが、コンパレータＵ４を省略することもできる。このときの構成は、図３において、コンパレータＵ４、ダイオードＤ３及び電圧Ｖｖｒ２を省略したものとなる。
【００７５】
この場合の動作を説明する。図３の実施例と同様のものは説明を省略する。負荷電流Ｉｏが軽負荷の場合において、抵抗Ｒ６に発生する電圧は電圧Ｖｃｒ２よりも小さくなり、演算増幅器Ｕ３の出力はＨｉｇｈとなり、フォトカプラＯＣ２内のフォトダイオードはオンとなり、フォトカプラＯＣ２内のフォトトランジスタはオンとなり、スイッチＳＷ２はオフとなり、主制御回路Ｕ１は停止し、スイッチング素子ＳＷ１はオフとなり、出力電圧Ｖｏｕｔは減少する。
【００７６】
スイッチング素子ＳＷ１はオフとなり、出力電圧Ｖｏｕｔが低下すると、コンデンサＣ１で平滑された電圧も低下し、演算増幅器Ｕ３は動作できなくなり、フォトカプラＯＣ２内のフォトダイオードはオフとなり、フォトカプラＯＣ２内のフォトトランジスタはオフとなり、スイッチＳＷ２はオンとなる。そうして、主制御回路Ｕ１は動作し、スイッチング素子ＳＷ１はオンオフし、出力電圧Ｖｏｕｔは上昇する。
【００７７】
出力電圧Ｖｏｕｔが上昇し、コンデンサＣ１で平滑された電圧も上昇し、演算増幅器Ｕ３が動作できるようになると、再び演算増幅器Ｕ３の出力はＨｉｇｈとなり、フォトカプラＯＣ２内のフォトダイオードはオンとなり、フォトカプラＯＣ２内のフォトトランジスタはオンとなり、スイッチＳＷ２はオフとなり、主制御回路Ｕ１は停止し、スイッチング素子ＳＷ１はオフし、出力電圧Ｖｏｕｔは減少する。
【００７８】
そうして、演算増幅器Ｕ３の動作範囲や系の応答等により、スイッチＳＷ２は間歇的に動作し、主制御回路Ｕ１の電源Ｖｃｃへの電力供給は間歇的に動作し、スイッチング素子ＳＷ１は間歇的に動作する。
ただし、間歇的に動作しているときの出力電圧Ｖｏｕｔは、定常出力のときのものより低くなる。
【００７９】
また、上述の例では、演算増幅器Ｕ３は負荷電流Ｉｏを判定していたが、これとは別に、演算増幅器Ｕ３はスイッチング素子ＳＷ１の電流で判定するようにしてもよい。負荷電流Ｉｏとスイッチング素子ＳＷ１の電流は相関がある。
【００８０】
更にまた、上述の例では、コンパレータＵ４は出力電圧Ｖｏｕｔを判定していたが、これとは別に、コンパレータＵ４はコンデンサＣ２の電圧で判定するようにしてもよい。出力電圧ＶｏｕｔとコンデンサＣ２の電圧は相関がある。
【００８１】
また、上述の例では、出力電圧Ｖｏｕｔと電圧Ｖｖｒ２とからなるヒステリシスや系の応答等により間歇的な動作を実現していたが、これとは別に、負荷電流Ｉｏが軽負荷となり、演算増幅器Ｕ３が動作している期間に、スイッチＳＷ２自身が所定の周期で発振し、間歇するようにしてもよい。
【００８２】
この場合の動作を詳しく説明する。図３の実施例と同様のものは説明を省略する。負荷電流Ｉｏが軽負荷の場合において、抵抗Ｒ６に発生する電圧は電圧Ｖｃｒ２よりも小さくなり、演算増幅器Ｕ３の出力はＨｉｇｈとなる。
【００８３】
そうして、スイッチＳＷ２が所定の周期でオンとオフを繰り替えし、主制御回路Ｕ１の電源Ｖｃｃへの電力供給は間歇的に動作し、スイッチング素子ＳＷ１は間歇的に動作する。
負荷電流Ｉｏが定常となれば、間歇的な動作は連続的な動作に移行する。
【００８４】
さらにまた、上述の例では、スイッチＳＷ２自身が所定の周期で発振するものであったが、これとは別に、スイッチＳＷ２がオフした後に、所定の期間スイッチＳＷ２のオフ期間を保持するだけでも、同様に間歇的な動作となる。
【００８５】
また、図４は本発明に係るスイッチング電源装置における第３実施例の構成図である。なお、図３の実施例と同じ要素には同一符号を付し、説明を省略する。
【００８６】
図４の実施例の特徴は、出力電圧Ｖｏｕｔと所定の電圧Ｖｒｅｆとを比較して、その差に基づき電流指令値ＶＦＢを制御し、電流指令値ＶＦＢに基づきスイッチング素子ＳＷ１のオンオフで発生する電流値を制御する、つまり電流制御方式の主制御回路Ｕ１０を有するスイッチング電源装置において、電流指令値ＶＦＢが所定の値Ｖｃｒ１よりも低い時に、主制御回路Ｕ１０への電力供給を禁止する供給制御手段Ｕ２０を設ける点にある。
また、供給制御手段Ｕ２０は、電流指令値ＶＦＢが所定の値Ｖｃｒ１’よりも高いときに、電流制御方式の主制御回路１０への電力供給の禁止を解除する。
【００８７】
さらに詳しくは、供給制御手段Ｕ２０は、電流指令値ＶＦＢが所定の値である電圧Ｖｃｒ１よりも低いときに、磁性素子であるトランスＴ１の補助巻線Ｎ３から主制御回路Ｕ１０への電力供給をオフする。
【００８８】
また、入力電圧Ｖｉｎから主制御回路Ｕ１０への電力供給は抵抗Ｒ１を介して常時、電力供給する。
【００８９】
そしてまた、図４の実施例は、スイッチング素子ＳＷ１のオンオフにより入力電圧Ｖｉｎが与えられ出力電圧Ｖｏｕｔを誘起する磁性素子であるトランスＴ１と、出力電圧Ｖｏｕｔと所定の電圧である基準電圧Ｖｒｅｆとを比較して、その差の電流指令値ＶＦＢとスイッチング素子ＳＷ１のオンオフで発生する電流値ＣＳとに基づき、スイッチング素子ＳＷ１をオンオフする主制御回路Ｕ１０と、を備える。
【００９０】
供給制御手段Ｕ２０は、電流指令値ＶＦＢの大きさを判定するコンパレータＵ５と、電流制御方式の主制御回路Ｕ１０への電力供給を禁止するスイッチＳＷ２とその他素子とで構成される。
また、抵抗Ｒ１が電流制御方式の主制御回路Ｕ１０の電源Ｖｃｃに接続される。コンパレータＵ５は、コンデンサＣ２で平滑された電圧で動作する。
【００９１】
抵抗Ｒ９には、スイッチング素子ＳＷ１の電流に比例した電圧が発生する。この電圧は、フィルタＦを介して電流制御方式の主制御回路Ｕ１０の信号ＣＳとなる。スイッチング素子ＳＷ１に流れる電流のピーク値に基づく制御をする。
【００９２】
電流制御方式の主制御回路Ｕ１０は、信号Ｖｇａｔｅによってスイッチング素子ＳＷ１のオンオフを制御する。電流指令値ＶＦＢに基づき信号ＣＳの値を制御し、信号ＣＳの値に基づきオンとオフとの時間の割合（デューティ比）を調整する。オンオフの周波数は変化しない。
電流指令値ＶＦＢには、フォトカプラＯＣ２内のフォトトランジスタが接続される。また、電流指令値ＶＦＢはダイオードＤ１０を介して、抵抗Ｒ１０と抵抗Ｒ１１とで分圧され、コンパレータＵ１１に接続され、信号ＣＳと比較される。
【００９３】
コンパレータＵ１１は、電流指令値ＶＦＢはダイオードＤ１０を介して、抵抗Ｒ１０と抵抗Ｒ１１とで分圧された値と信号ＣＳの値とを比較し、これらが等しくなるところで動作する。つまり、電流指令値ＶＦＢに基づきスイッチング素子ＳＷ１に流れる電流のピーク値が定まる。
抵抗Ｒ１０と抵抗Ｒ１１との分圧により、電流指令値ＶＦＢの値はスイッチング素子ＳＷ１に流れる電流のピーク値を増幅した値となる。
【００９４】
コンパレータＵ５は、電流指令値ＶＦＢと電圧Ｖｃｒ１とを比較し、電流指令値ＶＦＢが低下したかどうかを判定する。その出力はダイオードＤ４を介して、スイッチＳＷ２に接続される。コンパレータＵ５は、コンデンサＣ２で平滑された電圧で動作する。
電流指令値ＶＦＢはスイッチング素子ＳＷ１に流れる電流のピーク値に相関が有り、負荷に相関が有る。
【００９５】
また、コンパレータＵ４での判定はヒステリシスを設ける。閾値を電圧Ｖｖｒ１及びＶｖｒ１’とする。
【００９６】
図４の実施例の動作を説明する。なお、図８の従来例と同様のものは説明を省略する。出力電圧Ｖｏｕｔが基準電圧Ｖｒｅｆよりも高くなると、誤差増幅器Ｕ２の出力は減少し、フォトカプラＯＣ１内のフォトダイオードの電流は増加し、フォトカプラＯＣ１内のフォトトランジスタの電流は増加し、電流指令値ＶＦＢは低下し、スイッチング素子ＳＷ１に流れる電流のピーク値は低下し、つまりスイッチング素子ＳＷ１のオン時間の割合（デューティ比）が減少し、出力電圧Ｖｏｕｔを低下させる。
【００９７】
出力電圧Ｖｏｕｔが基準電圧Ｖｒｅｆよりも低くなると、誤差増幅器Ｕ２の出力は増加し、フォトカプラＯＣ１内のフォトダイオードの電流は減少し、フォトカプラＯＣ１内のフォトトランジスタの電流は減少し、電流指令値ＶＦＢは上昇し、スイッチング素子ＳＷ１に流れる電流のピーク値は上昇し、つまりスイッチング素子ＳＷ１のオン時間の割合（デューティ比）が増加し、出力電圧Ｖｏｕｔを上昇させる。
【００９８】
このようにして、出力電圧Ｖｏｕｔは所定の電圧に制御される。
つまり、スイッチング電源装置は、出力電圧Ｖｏｕｔと所定の電圧Ｖｒｅｆとを比較して、その差に基づき電流指令値ＶＦＢを制御し、電流指令値ＶＦＢに基づきスイッチング素子ＳＷ１のオンオフで発生する電流値を制御する電流制御方式の主制御回路Ｕ１０で構成される。
【００９９】
電流指令値ＶＦＢとスイッチング素子ＳＷ１に流れる電流のピーク値とは相関を保つように制御される。入力電圧Ｖｉｎ及び出力電圧Ｖｏｕｔが一定のとき、電流指令値ＶＦＢはスイッチング素子ＳＷ１に流れる電流のピーク値に相関のある値となり、即ち、負荷電流Ｉｏに相関のある値となる特有の性質がある。また、出力電圧Ｖｏｕｔが変動しているときは、電流指令値ＶＦＢにその変動が反映される。電流指令値ＶＦＢには、出力電圧Ｖｏｕｔと負荷電流Ｉｏとの双方の情報が含まれる。
【０１００】
負荷電流が定常のときは、電流指令値ＶＦＢは電圧Ｖｃｒ１よりも大きくなり、コンパレータＵ５の出力はＨｉｇｈとなり、ダイオードＤ４はオフとなり、スイッチＳＷ２はオンとなる。
【０１０１】
次に、負荷電流Ｉｏが軽負荷の場合を説明する。電流指令値ＶＦＢは電圧Ｖｃｒ１よりも小さくなり、コンパレータＵ５の出力はＬｏｗとなり、ダイオードＤ４はオンとなり、スイッチＳＷ２はオフとなり、電流制御方式の主制御回路Ｕ１０は停止し、スイッチング素子ＳＷ１はオフとなり、出力電圧Ｖｏｕｔは減少し、コンデンサＣ２で平滑された電圧も減少する。
【０１０２】
スイッチング素子ＳＷ１はオフとなり、出力電圧Ｖｏｕｔが低下すると、誤差増幅器Ｕ２の出力は増加し、フォトカプラＯＣ１内のフォトダイオードの電流は減少し、フォトカプラＯＣ１内のフォトトランジスタの電流は減少し、電流指令値ＶＦＢは上昇するようにフォードバックする。
【０１０３】
電流指令値ＶＦＢが電圧Ｖｃｒ１’に達すると、コンパレータＵ５の出力はＨｉｇｈとなり、ダイオードＤ４はオフとなり、スイッチＳＷ２はオンとなる。そうして、電流制御方式の主制御回路Ｕ１０は動作し、スイッチング素子ＳＷ１はオンオフし、出力電圧Ｖｏｕｔは上昇する。
【０１０４】
出力電圧Ｖｏｕｔが上昇すると、誤差増幅器Ｕ２の出力は減少し、フォトカプラＯＣ１内のフォトダイオードの電流は増加し、フォトカプラＯＣ１内のフォトトランジスタの電流は増加し、電流指令値ＶＦＢは低下するようにフォードバックする。
【０１０５】
再び、電流指令値ＶＦＢが電圧Ｖｃｒ１よりも小さくなり、コンパレータＵ５の出力はＬｏｗとなり、ダイオードＤ４はオンとなり、スイッチＳＷ２はオフとなり、電流制御方式の主制御回路Ｕ１０は停止し、スイッチング素子ＳＷ１はオフし、出力電圧Ｖｏｕｔは減少する。
【０１０６】
そうして、コンパレータＵ５に設けた電圧Ｖｃｒ１と電圧Ｖｃｒ１’とのヒステリシスと系の応答等により、スイッチＳＷ２は間歇的に動作し、電流制御方式の主制御回路Ｕ１０の電源Ｖｃｃへの電力供給は間歇的に動作し、スイッチング素子ＳＷ１は間歇的に動作する。
【０１０７】
図５に基づいて、上述の図４の実施例における動作を詳細に説明する。。図４（ａ）は電流指令値ＶＦＢの変化を、（ｂ）は電流制御方式の主制御回路Ｕ１０における信号Ｖｇａｔｅの変化を、また（ｃ）は電流制御方式の主制御回路Ｕ１０の電源Ｖｃｃに供給される電流Ｉｃｃの変化を示す。
電圧Ｖｃｒ１と電圧Ｖｃｒ１’とはコンパレータＵ５のヒステリシスを示す。
【０１０８】
時刻ｔ１までは負荷は定常負荷となっており、電流指令値ＶＦＢは電圧Ｖｃｒ１より大きい。スイッチＳＷ２はオンとなり、電流制御方式の主制御回路Ｕ１０は信号Ｖｇａｔｅを出力し、スイッチング素子ＳＷ１のオンオフを制御する。電流制御方式の主制御回路Ｕ１０の電源Ｖｃｃに供給される電流Ｉｃｃは大きい。
【０１０９】
時刻ｔ１で負荷が軽負荷にとなると、出力電圧Ｖｏｕｔを安定にするフィードバックが働き、電流指令値ＶＦＢは減少し、電流制御方式の主制御回路Ｕ１０は信号Ｖｇａｔｅのオン時間の割合（デューティ比）が減少する。出力電圧Ｖｏｕｔは一定に制御される。電流指令値ＶＦＢは電圧Ｖｃｒ１より大きい。スイッチング素子ＳＷ１のオンオフの周波数は変化しないので、このオンオフに起因する損失は減少せず、電流制御方式の主制御回路Ｕ１０の消費電力も減少しない。よって、電流制御方式の主制御回路Ｕ１０の電源Ｖｃｃに供給される電流Ｉｃｃは大きい。
【０１１０】
次に、時刻ｔ２で電流指令値ＶＦＢが電圧Ｖｃｒ１に達すると、スイッチＳＷ２はオフとなり、電流制御方式の主制御回路Ｕ１０は停止し、信号Ｖｇａｔｅは出力されず、スイッチング素子ＳＷ１はオフとなる。電流制御方式の主制御回路Ｕ１０の電源Ｖｃｃに供給される電流Ｉｃｃはほぼ零となる。
出力電圧Ｖｏｕｔが低下する。フィードバックが働き、電流指令値ＶＦＢは増加する。
【０１１１】
更に、時刻ｔ３で電流指令値ＶＦＢが電圧Ｖｃｒ１’に達すると、スイッチＳＷ２はオンとなり、電流制御方式の主制御回路Ｕ１０は動作し、信号Ｖｇａｔｅは出力され、スイッチング素子ＳＷ１はオンオフする。このオンオフに起因する損失と、電流制御方式の主制御回路Ｕ１０の消費電力とによって、電流制御方式の主制御回路Ｕ１０の電源Ｖｃｃに供給される電流Ｉｃｃは大きくなる。
出力電圧Ｖｏｕｔが上昇する。フィードバックが働き、電流指令値ＶＦＢは減少する。
【０１１２】
以上のことにより、電流制御方式の主制御回路Ｕ１０の電源Ｖｃｃへの電力供給は、電圧Ｖｃｒ１と電圧Ｖｃｒ１’とのヒステリシスと系の応答等により、間歇的に動作し、スイッチング素子ＳＷ１は間歇的に動作する。
【０１１３】
電圧Ｖｃｒ１と電圧Ｖｃｒ１’とのヒステリシスが小さい場合は、間歇の間隔が狭くなる。
一方、電圧Ｖｃｒ１と電圧Ｖｃｒ１’とのヒステリシスが大きい、つまりＶｃｒ１’が十分に大きい場合は、コンパレータＵ５はラッチ回路のように動作する。
【０１１４】
この場合の動作を詳しく説明する。負荷電流Ｉｏが軽負荷の場合において、電流指令値ＶＦＢは電圧Ｖｃｒ１よりも小さくなり、コンパレータＵ５の出力はＬｏｗとなり、ダイオードＤ４はオンとなり、スイッチＳＷ２はオフとなり、電流制御方式の主制御回路Ｕ１０は停止し、スイッチング素子ＳＷ１はオフとなり、出力電圧Ｖｏｕｔは減少する。
【０１１５】
スイッチング素子ＳＷ１はオフとなり、出力電圧Ｖｏｕｔが低下すると、コンデンサＣ２で平滑された電圧も低下し、コンパレータＵ５は動作できなくなり、ダイオードＤ４はオフとなり、スイッチＳＷ２はオンとなる。そうして、電流制御方式の主制御回路Ｕ１０は動作し、スイッチング素子ＳＷ１はオンオフし、出力電圧Ｖｏｕｔは上昇する。
【０１１６】
出力電圧Ｖｏｕｔが上昇し、コンデンサＣ２で平滑された電圧も上昇し、コンパレータＵ５が動作できるようになると、再びコンパレータＵ５の出力はＬｏｗとなり、ダイオードＤ４はオンとなり、スイッチＳＷ２はオフとなり、電流制御方式の主制御回路Ｕ１０は停止し、スイッチング素子ＳＷ１はオフとなり、出力電圧Ｖｏｕｔは減少する。
【０１１７】
そうして、コンパレータＵ５の動作範囲や系の応答等により、スイッチＳＷ２は間歇的に動作し、電流制御方式の主制御回路Ｕ１０の電源Ｖｃｃへの電力供給は間歇的に動作し、スイッチング素子ＳＷ１は間歇的に動作する。
ただし、間歇的に動作しているときの出力電圧Ｖｏｕｔは、定常出力のときのものより低くなる。
【０１１８】
しかしながら、図４の実施例は、出力電圧Ｖｏｕｔの低下は、コンパレータＵ５により適当な値に制限されるため、負荷にストレスを与えることがない。
【０１１９】
また、抵抗Ｒ１が主制御回路Ｕ１０の電源Ｖｃｃに接続されると、スイッチＳＷ２では抵抗Ｒ１での消費電力を抑制することができないが、スイッチＳＷ２、抵抗Ｒ４、コンデンサＣ２及びダイオードＤ２の耐圧を低く抑えることができるという効果がある。
【０１２０】
上述の例では、コンパレータＵ５は電流指令値ＶＦＢの値を判定していたが、これとは別に、コンパレータＵ５は抵抗Ｒ９に発生する電圧の値を判定するようにしてもよい。同様にスイッチング素子ＳＷ１に流れる電流をカレントトランスで検出しこれをコンパレータＵ５で判定してもよい。
【０１２１】
また、上述の例では、電流制御方式の主制御回路Ｕ１０のみを集積化しているように取り扱っていたが、電流制御方式の主制御回路Ｕ１０とスイッチＳＷ２とコンパレータＵ５と電圧Ｖｃｒ１とを単一の集積回路Ｕ３０で構成してもよい。図６を用いて詳しく説明する。図６は、図４の実施例について、ブロックを使って分かりやすく書直したものであり、本発明の第４実施例を示す構成図である。
単一の集積回路Ｕ３０で構成することにより、小型化及び低コスト化ができるという効果がある。
【０１２２】
更にまた、図６に示すとおり、スイッチＳＷ２とコンパレータＵ５と電圧Ｖｃｒ１とを集積回路Ｕ２０で構成してもよい。汎用性のある電流制御方式の主制御回路Ｕ１０と集積回路Ｕ２０とを組合せることにより、小型化及び低コスト化ができるという効果がある。
【０１２３】
また、上述の例では、主制御回路Ｕ１及び電流制御方式の主制御回路Ｕ１０の電源Ｖｃｃへの電力供給を禁止し、スイッチング素子ＳＷ１をオフさせていたが、これとは別に、信号Ｖｇａｔｅを出力する駆動回路のみを停止させてもよい。この場合は、スイッチング素子のオンオフに起因する損失のみ減少し、主制御回路を動作させるための電力は減少しない。
【０１２４】
更にまた、上述の例では、主制御回路Ｕ１及び電流制御方式の主制御回路Ｕ１０の電源Ｖｃｃへの電力供給を禁止すると、信号Ｖｇａｔｅの端子は高インピーダンスとなり、抵抗Ｒ２でプルダウンし、スイッチング素子ＳＷ１はオフしていたが、供給制御手段に同期して、信号Ｖｇａｔｅを出力する駆動回路は信号ＶｇａｔｅをＬｏｗレベルにクランプするようにしてもよい。
この場合は、スイッチング素子のオンオフに起因する損失は減少し、信号Ｖｇａｔｅを出力する駆動回路を含まない主制御回路を動作させるための電力は減少する。
【０１２５】
また、上述の例では、本発明をフライバックコンバータに適用したものであったが、フォワードコンバータ、降圧形コンバータ、昇圧形コンバータその他のコンバータに適用してもよい。
【０１２６】
更にまた、上述の例では、オンオフの周波数が変化しない固定周波数制御方式であったが、オンオフの周波数が変化する可変周波数制御方式に適用してもよい。
【０１２７】
【発明の効果】
以上説明したことから明らかなように、本発明によれば、次の効果がある。
請求項１、２、５に記載の発明によれば、軽負荷状態の検出と出力電圧の電圧レベルの検出を行いその結果を基にして制御回路への電源電圧の供給を遮断しスイッチング電源装置自体の動作を停止させる時間を生成する。これにより軽負荷時の電力損失を低減させたスイッチング電源装置を実現できる。
【０１２８】
請求項３及び請求項４記載の発明によれば、帰還信号、出力検出信号の生成及び伝達にフォトカプラを使用することで回路構成を比較的容易且つ安価に実現することができる。
【０１２９】
請求項６に記載の発明によれば、負荷電流が所定の値よりも低いときに、主制御回路への電力供給を禁止する供給制御手段を設けるようにしたため、負荷の待機時及び軽負荷時に、スイッチング素子のオンオフに起因する損失は減少し、主制御回路を動作させるための電力は減少し、スイッチング電源装置の消費電力は低減するという効果がある。
【０１３０】
請求項７に記載の発明によれば、請求項６の発明において、供給制御手段は、出力電圧が所定の値よりも低いときに、供給制御手段は主制御回路への電力供給の禁止を解除するようにしたため、請求項６の効果と共に、負荷の待機時及び軽負荷時における出力電圧の低下を抑制できるという効果がある。
【０１３１】
請求項８に記載の発明によれば、負荷電流が所定の値よりも低いときに、主制御回路への電力供給を間歇する供給制御手段を設けるようにしたため、負荷の待機時及び軽負荷時に、スイッチング素子のオンオフに起因する損失は減少し、主制御回路を動作させるための電力は減少し、スイッチング電源装置の消費電力は低減すると共に、負荷の待機時及び軽負荷時における出力電圧の低下を抑制できるという効果がある。
つまり、出力電圧を検出することなく請求項７の効果を実現できる。
【０１３２】
請求項９に記載の発明によれば、電流制御方式において、電流指令値が所定の値よりも低いときに、主制御回路への電力供給を禁止する供給制御手段を設けるようにしたため、負荷の待機時及び軽負荷時に、スイッチング素子のオンオフに起因する損失は減少し、主制御回路を動作させるための電力は減少し、スイッチング電源装置の消費電力は低減すると共に、構成が簡単で小型化、低コスト化ができるという効果がある。
つまり、電流制御方式特有の特性を生かして、請求項６の効果を簡単な構成で実現できる。
【０１３３】
請求項１０に記載の発明によれば、請求項９の発明において、供給制御手段は、電流指令値が所定の値よりも高いときに、主制御回路への電力供給の禁止を解除するようにしたため、請求項９の効果と共に、負荷の待機時及び軽負荷時における出力電圧の低下を抑制できるという効果がある。
【０１３４】
さらにまた、本発明によれば、待機時及び軽負荷時の消費電力低減と共に、好適な出力特性を有し、小型化及び低コスト化が容易なスイッチング電源装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示した構成図である。
【図２】本発明の一実施例における軽負荷時の動作を示したタイミングチャートである。
【図３】本発明の第２実施例を示す構成図である。
【図４】本発明の第３実施例を示す構成図である。
【図５】図４の実施例の動作を説明するための特性図である。
【図６】本発明の第４実施例を示す構成図である。
【図７】従来におけるスイッチング電源装置の構成図である。
【図８】他の従来のスイッチング電源装置の構成図である。
【符号の説明】
１　起動回路
２　制御回路
３　帰還検出回路
４　出力検出回路
Ｕ１，Ｕ１０　主制御回路
Ｕ２０　供給制御手段
ＳＷ１，Ｑ１　スイッチング素子
Ｔ１，Ｔ３１　磁性素子（トランス）
Ｖｉｎ　入力電圧
Ｖｏｕｔ　出力電圧
Ｉｏ　負荷電流
ＶＦＢ　電流指令値[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a switching power supply device that performs switching control of an input to generate a DC voltage, and more particularly to a reduction in power consumption at a light load.
[0002]
Further, the present invention relates to a switching power supply device, and more particularly to a reduction in power consumption when a load is on standby and when a load is light.
[0003]
[Prior art]
In a conventional switching power supply, a voltage difference between an output voltage and a set voltage is detected, and constant voltage control is performed so that the output voltage becomes the set voltage. Specifically, when the output voltage changes according to the load condition, the on / off time of the switch element is controlled, and the application time of the input voltage to the windings of the transformer changes, and as a result, the output voltage always becomes the set voltage. Become.
This will be described with reference to the drawings.
[0004]
FIG. 7 is a diagram showing a configuration example of a conventional switching power supply device.
In FIG. 7, a starting circuit 31 supplies a power supply voltage to a control circuit 32 from an input voltage when the input voltage is applied. The control circuit 32 outputs a rectangular signal for controlling the on / off time of the switch element Q1, and changes the duty ratio of the rectangular signal based on the feedback signal from the detection circuit 33. The detection circuit 33 detects a voltage difference between a preset set value and an actual output value, and outputs a feedback signal according to the voltage difference. The input voltage is applied to the primary side of the transformer T31, modulated by the switching operation of the switch element, and transmitted to the secondary side. The transmitted modulation signal is rectified by a diode D1 and smoothed by a capacitor C1 to generate a DC voltage. Since the output voltage is constantly monitored by the detection circuit 33, a constant voltage is secured.
[0005]
Further, the configuration of the conventional example of FIG. 7 will be described in detail. It includes a transformer T31, which is a magnetic element that is supplied with an input voltage Vin when the switching element Q1 is turned on and off to induce an output voltage Vout, and a control circuit (main control circuit) 32 that turns on and off the switching element Q1.
[0006]
The input voltage Vin is applied to the primary side of the transformer T31 by turning on and off the switching element Q1. The voltage generated on the secondary side of the transformer T31 is rectified by the diode D1, smoothed by the capacitor C1, and becomes the output voltage Vout.
[0007]
Therefore, the secondary winding of the transformer T31 induces the output voltage Vout.
[0008]
Furthermore, the activation circuit 31 supplies power to the control circuit 32 from the input voltage Vin.
[0009]
FIG. 8 shows a configuration of a general flyback converter which is a kind of another conventional switching power supply device. In the figure, an input voltage Vin is given to a primary winding N1 of a transformer T1 by turning on and off a switching element SW1.
[0010]
The voltage generated in the secondary winding N2 of the transformer T1 is rectified by the diode D1, smoothed by the capacitor C1, and becomes the output voltage Vout. The voltage generated in the auxiliary winding N3 of the transformer T1 is rectified by the diode D2, smoothed by the capacitor C2, and becomes the power supply Vcc of the main control circuit U1. Further, there is a correlation between the output voltage Vout and the power supply Vcc.
[0011]
The error amplifier U2 amplifies the difference between the output voltage Vout and the reference voltage Vref, and feeds back the signal FB to the main control circuit U1 via the photocoupler OC1. Capacitor C3 and resistor R4 adjust the frequency response of the feedback. The resistor R3 adjusts the gain of the photocoupler OC1.
[0012]
The main control circuit U1 controls on / off of the switching element SW1 by the signal Vgate. The ratio (duty ratio) of the ON / OFF time is adjusted based on the feedback signal FB. The on / off frequency does not change. The signal Vgate is pulled down by the resistor R2 so that its potential does not become unstable. The power supply Vcc is connected to the input voltage Vin via the resistor R1.
[0013]
Further, the configuration of the conventional example of FIG. 8 will be described in detail. It includes a transformer T1 that is a magnetic element that is supplied with an input voltage Vin and induces an output voltage Vout by turning on and off the switching element SW1, and a main control circuit U1 that turns on and off the switching element SW1.
[0014]
The input voltage Vin is applied to the primary winding N1 of the transformer T1 by turning on and off the switching element SW1. The voltage generated in the secondary winding N2 of the transformer T1 is rectified by the diode D1, smoothed by the capacitor C1, and becomes the output voltage Vout.
[0015]
Therefore, the secondary winding N2 of the transformer T1 induces the output voltage Vout.
[0016]
Furthermore, the resistor R1 supplies power from the input voltage Vin to the main control circuit U1. The voltage induced in the auxiliary winding N3 of the transformer T1 is rectified by the diode D2, smoothed by the capacitor C2, becomes the power supply Vcc, and supplies power to the main control circuit U1.
[0017]
Next, the operation of the conventional example of FIG. 8 will be described. When the switching power supply is started, the main control circuit U1 receives power supply from the input voltage Vin via the resistor R1. Then, after the start, power is mainly supplied from the auxiliary winding N3 of the transformer T1.
[0018]
When the output voltage Vout becomes higher than the reference voltage Vref, the output of the error amplifier U2 decreases, the current of the photodiode in the photocoupler OC1 increases, and the current of the phototransistor in the photocoupler OC1 increases. The signal FB of U1 decreases, the rate of on time (duty ratio) of the switching element SW1 decreases, and the output voltage Vout decreases.
[0019]
When the output voltage Vout becomes lower than the reference voltage Vref, the output of the error amplifier U2 increases, the current of the photodiode in the photocoupler OC1 decreases, and the current of the phototransistor in the photocoupler OC1 decreases. The signal FB of U1 rises, the ratio of on-time (duty ratio) of the switching element SW1 increases, and the output voltage Vout increases.
[0020]
Thus, the output voltage Vout is controlled to a predetermined voltage. When the voltage is controlled to a predetermined value, the value of the signal FB becomes a constant value.
That is, the switching power supply device includes a main control circuit U1 that compares the output voltage Vout with the predetermined voltage Vref, and controls on / off of the switching element SW1 based on the difference.
[0021]
Further, the conventional DC power supply (switching power supply) stops the operation of the power factor correction circuit at light load, thereby reducing power consumption and improving efficiency (for example, see Patent Document 1).
[0022]
[Patent Document 1]
JP-A-8-111975
[0023]
[Problems to be solved by the invention]
However, the conventional switching power supply device of FIG. 7 continues to operate even under a light load, so that power is consumed by the control circuit and power loss occurs due to current flowing through the winding of the transformer. In particular, there is a strong demand for reduction in power consumption in a standby state or the like, and there has been a problem that the power loss of a conventional switching power supply device at a light load is a considerable amount of loss.
[0024]
The conventional switching power supply device of FIG. 8 has the following problem.
[0025]
Since the on / off frequency of the switching element SW1 does not change during standby and light load, there is a problem that the loss due to the on / off does not decrease and the power consumption does not decrease.
[0026]
Further, there is a problem that power for operating the main control circuit U1 is constantly supplied, and power consumption does not decrease.
[0027]
Further, in the conventional switching power supply device, since the output voltage is reduced at the time of stop, the load may be stressed.
[0028]
The present invention has been made to solve the above-described problems, and has as its object to provide a switching power supply device in which a control circuit is stopped at a light load to reduce power loss.
[0029]
Another object of the present invention is to solve the above-described problems, and to provide a switching power supply device that can reduce power consumption when the load is on standby and when the load is light.
[0030]
Still another object of the present invention is to provide a switching power supply device which has suitable output characteristics as well as reduced power consumption during standby and light load, and which can be easily reduced in size and cost.
[0031]
[Means for Solving the Problems]
The present invention that achieves such an object is as follows.
(1) In a switching power supply device having a control circuit for switching a voltage applied to a primary side of a transformer and transmitting the voltage to a secondary side to control an output voltage to a set voltage, a switching signal of the control circuit is provided. A switching power supply device that stops the control circuit when detecting that the duty ratio is equal to or lower than a predetermined value and the output voltage is equal to or higher than a predetermined voltage.
(2) A control circuit for switching the voltage applied to the primary side of the transformer based on a feedback signal for setting the output voltage to the set voltage, transmitting the voltage to the secondary side, and controlling the output voltage to the set voltage. A switching power supply device having a starting circuit for supplying a power supply voltage to the control circuit from the input voltage when the control circuit is started, and supplying a power supply voltage from the transformer to the control circuit after starting the control circuit. When the duty ratio of the switching of the input voltage is equal to or less than a predetermined value, an auxiliary winding in which a supplied voltage is equal to or less than an operation stop voltage of the control circuit, and a detection unit that detects that the output voltage is equal to or more than a predetermined voltage. And an output detection circuit comprising a start-up circuit control unit for interrupting supply of a power supply voltage from the start-up circuit to the control circuit based on the detection result. Switching power supply that.
(3) The switching power supply device according to (1) or (2), wherein the feedback signal is transmitted from the secondary side to the primary side by a photocoupler.
(4) The switching power supply according to (1) or (2), wherein the detection signal is transmitted from the secondary side to the primary side by a photocoupler.
(5) The winding ratio between the primary winding and the auxiliary winding of the transformer is such that when the duty ratio of the switching of the input voltage becomes a predetermined value or less, the voltage generated by the auxiliary winding is The switching power supply according to (2), wherein the switching power supply is set to be equal to or lower than an operation stop voltage of the control circuit.
(6) In a switching power supply having a main control circuit that compares an output voltage with a predetermined voltage and controls on / off of a switching element based on the difference, when the load current is lower than a predetermined value, the main control A switching power supply device comprising: a supply control unit that prohibits power supply to a circuit.
(7) The switching power supply device according to (6), wherein when the output voltage is lower than a predetermined value, the supply control unit cancels the prohibition of power supply to the main control circuit.
(8) In a switching power supply device having a main control circuit that compares an output voltage with a predetermined voltage and controls on / off of a switching element based on the difference, when the load current is lower than a predetermined value, the main control A switching power supply device comprising a supply control means for intermittently supplying power to a circuit.
(9) Switching having a main control circuit that compares an output voltage with a predetermined voltage, controls a current command value based on the difference, and controls a current value generated when a switching element is turned on and off based on the current command value. The switching power supply device, wherein the power supply device includes a supply control unit that prohibits power supply to the main control circuit when the current command value is lower than a predetermined value.
(10) The switching power supply according to (9), wherein the supply control unit releases the prohibition of power supply to the main control circuit when the current command value is higher than a predetermined value. .
(11) In a switching power supply device including: a magnetic element that is supplied with an input voltage by turning on and off a switching element to induce an output voltage; and a main control circuit that turns on and off the switching element, a load current is lower than a predetermined value; When the output voltage is higher than a predetermined value, power supply from the input voltage to the main control circuit and power supply from the auxiliary winding of the magnetic element to the main control circuit are turned off, and the output voltage is A switching power supply unit, comprising: a supply control unit that turns on power supply from the input voltage to the main control circuit when the input voltage is lower than a predetermined value.
(12) A magnetic element that is supplied with an input voltage by turning on and off a switching element to induce an output voltage, a main control circuit that turns on and off the switching element, a load current is lower than a predetermined value, and the output voltage is a predetermined value. Supply control means for turning off the power supply from the auxiliary winding of the magnetic element to the main control circuit when the output voltage is higher than the output voltage. A switching power supply that turns on the power supply from the input voltage to the main control circuit when the voltage is lower than the input voltage.
(13) A magnetic element which is supplied with an input voltage by turning on and off a switching element to induce an output voltage, compares the output voltage with a predetermined voltage, and determines a current command value of the difference and a current generated by turning on and off the switching element. And a main control circuit for turning on and off the switching element based on the current value, when the current command value is lower than a predetermined value, the auxiliary winding of the magnetic element to the main control circuit. Supply control means for turning off power supply to the main control circuit from the input voltage when the current command value is higher than a predetermined value; and A switching power supply device formed of an integrated circuit according to claim 1.
[0032]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of the present invention.
In FIG. 1, the same components as those in the above-mentioned drawings are denoted by the same reference numerals, and the description of those portions will be omitted.
[0033]
In FIG. 1, when an input voltage is applied, a starting circuit 1 adjusts the input voltage to a predetermined voltage by a transistor Q2 and a Zener diode D3 and supplies the voltage to a control circuit 2 to start the control circuit 2. When activated, the control circuit 2 outputs a switching signal OUT, which is a rectangular signal, and performs on / off control of the switching element Q1.
An input voltage is applied to the primary winding N1 of the transformer T1. The switching element Q1 is turned on and off to be modulated and transmitted to the secondary winding N2 to generate a DC voltage. A voltage is also generated in the auxiliary winding N3.
In the steady state, the power supply voltage of the control circuit 2 is supplied from the auxiliary winding N3, and the supply of the power supply voltage from the starting circuit 1 turns on the transistor Q3 when the reference voltage Vref of the control circuit 2 rises, and the transistor Q2 is turned on. It is shut off by turning it off.
[0034]
The feedback detection circuit 3 monitors the output voltage and outputs a feedback signal so that the output voltage becomes the set voltage. In detail, the output voltage is set by the shunt regulator U1 and the resistors R1 and R2, and a feedback signal FB corresponding to the difference from the actual output voltage is sent to the control circuit 2 via the photocoupler PC1. The control circuit 2 controls the on / off time of the switching element Q1 by changing the duty ratio of the switching signal OUT based on the feedback signal FB so that the output voltage becomes the set voltage.
[0035]
At a light load such as a standby state, the duty ratio of the switching signal OUT of the control circuit 2 becomes small, and the ON time of the switching element Q1 becomes short. The turn ratio between the primary winding N1 and the auxiliary winding N3 of the transformer T1 is such that a sufficient power supply voltage is supplied from the auxiliary winding N3 to the control circuit 2 because the ON time of the switching element Q1 is shorter than a predetermined value. It is set so that it cannot be done.
[0036]
The output detection circuit 4 includes a detection unit that detects that the output voltage is equal to or higher than a predetermined voltage, and a start circuit control unit that shuts off the supply of the power supply voltage from the start circuit 1 to the control circuit 2 based on the detection result. Become. Specifically, when the output voltage is higher than the Zener voltage of the Zener diode D2, a current flows through the photocoupler PC2 to draw out the base current of the transistor Q2 of the starting circuit 1 and keep the transistor Q2 in the off state.
When the output voltage becomes lower than the Zener voltage of the Zener diode D2, the current stops flowing to the photocoupler PC2, thereby detecting that the output voltage has become equal to or lower than a predetermined voltage. Supply of the power supply voltage to the control circuit 2 is permitted.
[0037]
For these reasons, in a light load state, the duty ratio of the switching signal becomes equal to or less than a predetermined value, and a voltage necessary for operating the control circuit 2 cannot be supplied from the auxiliary winding N3 of the transformer T1. The supply of the power supply voltage via the starting circuit 1 is also forcibly cut off by the output detection circuit 4 if the output voltage is higher than a predetermined value, and the control circuit 4 is stopped until the output voltage becomes equal to or lower than the predetermined value, and the switching power supply device The operation itself stops. As a result, when the output voltage decreases and falls below a predetermined value, the supply of the power supply voltage to the control circuit 2 via the activation circuit 1 is permitted, and the control circuit 4 starts operating. However, if the light load state continues, these operations will be repeated.
[0038]
This will be described with reference to the drawings.
FIG. 2 is a timing chart showing an operation at a light load in the embodiment. 2A shows a change in the output voltage Vout, FIG. 2B shows a change in the base potential Vb of the transistor Q2, and FIG. 2C shows a change in the power supply voltage Vcc of the control circuit 4.
3A, a broken line V1 indicates a set voltage of the output detection circuit 4, and a broken line V2 indicates a set value of the output voltage. The level indicated by the broken line s in (c) is the stop voltage of the control circuit.
When the output voltage Vout is between V1 and V2, the base potential Vb of the transistor Q2 is set to a low potential and is in a forced off state. Therefore, the power supply voltage Vcc of the control circuit 4 is lower than the stop voltage. When the output voltage Vout decreases to V1, the base potential Vb of the transistor Q2 increases, and the power supply voltage is supplied to the control circuit 4. As a result, the output voltage Vcc increases to the set voltage V2. That is, an operation state is created between time t1 and t2, and a stop state is created between time t2 and t3, and these states are repeated at light load.
[0039]
As described above, a period in which the switching power supply is forcibly stopped at the time of light load is provided, and power loss can be reduced.
[0040]
The present invention may be applied to a switching power supply device configured to detect a change in the secondary voltage from the primary side. For example, a winding for detecting a change in the secondary voltage is provided on the primary side of the transformer, and a feedback signal is generated by the voltage change in the winding. The voltage applied to the primary winding is switched based on the feedback signal, and the switching power supply is controlled so that the secondary voltage becomes a set voltage.
[0041]
Further, the configuration of the embodiment of FIG. 1 will be described in detail.
A feature of the embodiment of FIG. 1 is that when the load current Io is lower than a predetermined value and the output voltage Vout is higher than the predetermined value, power is supplied from the input voltage Vin to the control circuit (main control circuit) 2 and The power supply from the auxiliary winding N3 of the transformer T1, which is a magnetic element, to the control circuit 2 is turned off. When the output voltage Vout is lower than a predetermined value, the power supply from the input voltage Vin to the control circuit 2 is turned on. An output detection circuit (supply control means) 4 is provided.
[0042]
On the other hand, a power supply based on the load current Io, the current flowing through the switching element Q1, the current flowing through the primary winding N1 of the transformer T1, the current flowing through the secondary winding of the transformer T1, and the voltage induced in the auxiliary winding N3 of the transformer T1. There is a correlation between the voltage Vcc and the duty ratio.
[0043]
Therefore, when the load current increases, the current flowing through the switching element Q1, the current flowing through the primary winding N1 of the transformer T1, and the current flowing through the secondary winding of the transformer T1 increase, the power supply voltage Vcc increases, and the duty cycle increases. The ratio increases.
[0044]
When the load current decreases, the current flowing through the switching element Q1, the current flowing through the primary winding N1 of the transformer T1, and the current flowing through the secondary winding of the transformer T1 decrease, the power supply voltage Vcc decreases, and the duty ratio decreases. The ratio decreases.
[0045]
Therefore, when the load current Io becomes lower than the predetermined value, the power supply voltage Vcc becomes the stop voltage of the control circuit 2, the control circuit 2 stops, and the power supply from the auxiliary winding N3 to the control circuit 2 is turned off.
[0046]
In particular, at the time of standby and at the time of light load, the embodiment of FIG. 1 operates in the discontinuous mode, and the power supply voltage Vcc fluctuates greatly.
[0047]
Further, when the output voltage Vout becomes lower than a predetermined value, the Zener diode D2 and the photocoupler PC2 of the output detection circuit 4 are turned off, the transistor Q2 of the starting circuit 1 is turned on, and the power from the input voltage Vin to the control circuit 2 is turned on. Turn on the supply.
[0048]
Thus, in the embodiment of FIG. 1, since the reduction of the output voltage Vout is limited, no stress is applied to the load.
[0049]
In the above example, the power supply voltage Vcc is used to detect the load current Io. However, the load current Io, the current flowing through the switching element Q1, the current flowing through the primary winding N1 of the transformer T1, or The current flowing through the secondary winding of the transformer T1 or the duty ratio may be detected.
[0050]
Furthermore, in the above-described example, when determining whether the output voltage Vout is lower than the predetermined value, the direct output voltage Vout is detected, but the power supply voltage Vcc may be detected.
[0051]
There is a correlation between the output voltage Vout and the power supply voltage Vcc. The power supply voltage Vcc increases as the output voltage Vout increases, and the power supply voltage Vcc decreases as the output voltage Vout decreases.
[0052]
Then, other embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 3 is a configuration diagram showing a second embodiment of the switching power supply device according to the present invention. Note that the same elements as those in the conventional example of FIG.
[0053]
A feature of the embodiment of FIG. 3 is that a supply control unit U20 for inhibiting power supply to the main control circuit U1 when the load current Io is lower than a predetermined value Vref is provided.
When the output voltage Vout is lower than the predetermined value Vvr2, the supply control unit U20 cancels the prohibition of power supply to the main control circuit U1.
[0054]
More specifically, the supply control unit U20 determines that the load current Io is lower than the predetermined value, and thus the voltage generated at the resistor R6 is lower than the voltage Vcr2 which is the predetermined value, and the output voltage Vout is at the predetermined value. When the voltage is higher than a certain voltage Vvr2, the following characteristics are obtained.
[0055]
The power supply to the main control circuit U1 from the input voltage Vin via the resistor R1 and the power supply to the main control circuit U1 from the auxiliary winding N3 of the transformer T1, which is a magnetic element, are turned off by the switch SW2.
[0056]
Furthermore, the supply control means U20 is characterized in that when the output voltage Vout is lower than the predetermined value Vvr2, the power supply from the input voltage Vin to the main control circuit U1 is turned on by the switch SW2.
[0057]
When the switch SW2 is turned on, power is supplied from the input voltage Vin to the main control circuit U1 via the resistor R1.
[0058]
The supply control means U20 includes a resistor R6 for detecting the load current Io, an operational amplifier U3 for determining the value of the detected load current Io, a comparator U4 for determining the value of the output voltage Vout, and a photocoupler OC2 for transmitting a signal. And a switch SW2 for turning on and off the power supply to the power supply Vcc of the main control circuit U1, and other elements.
[0059]
A voltage proportional to the load current Io is generated in the resistor R6. The operational amplifier U3 compares the voltage generated at the resistor R6 with the voltage Vcr2 to determine whether the load is light. The output is adjusted in gain by a resistor R8 and connected to a photodiode in the photocoupler OC2. The capacitor C4 and the resistor R7 form a filter.
[0060]
The comparator U4 compares the output voltage Vout with the voltage Vvr2 to determine whether the output voltage Vout has dropped. Further, its output is connected via a diode D3 to a photodiode in the photocoupler OC2. The voltage generated at the resistor R6 is negligibly small compared to the output voltage Vout and can be ignored. The operational amplifier U3 and the comparator U4 operate with the voltage smoothed by the capacitor C1.
[0061]
The phototransistor in the photocoupler OC2 is connected to the switch SW2. One of the switches SW2 is connected to the resistor R1, the diode D2, and the capacitor C2, and the other is connected to the power supply Vcc of the main control circuit U1. The resistor R5 biases the switch SW2.
[0062]
The operation of the embodiment of FIG. 3 will be described. The description of the same components as those in the conventional example of FIG. 8 is omitted. When the switching power supply is started, the main control circuit U1 receives power supply from the input voltage Vin via the resistors R1, R5, and the switch SW2. The phototransistor in the photocoupler OC2 is off.
[0063]
Thus, in the steady output after startup, power is mainly supplied from the auxiliary winding N3 of the transformer T1. The phototransistor in the photocoupler OC2 is turned off, and the switch SW2 is turned on.
[0064]
At this time, the load current Io is steady, the voltage generated in the resistor R6 is higher than the voltage Vcr2, the output of the operational amplifier U3 becomes Low, and the photodiode in the photocoupler OC2 is turned off. The output voltage Vout is steady, the output voltage Vout is higher than the voltage Vvr2, the output of the comparator U4 becomes High, and the diode D3 is turned off.
[0065]
Next, the case where the load current Io is a light load will be described. The voltage generated in the resistor R6 becomes smaller than the voltage Vcr2, the output of the operational amplifier U3 becomes High, the photodiode in the photocoupler OC2 turns on, the phototransistor in the photocoupler OC2 turns on, and the switch SW2 turns off. , The main control circuit U1 stops, the switching element SW1 turns off, and the output voltage Vout decreases.
[0066]
When the output voltage Vout becomes lower than the voltage Vvr2, the output of the comparator U4 becomes Low, the diode D3 is turned on, the photodiode in the photocoupler OC2 is turned off, the phototransistor in the photocoupler OC2 is turned off, and the switch SW2 is turned on. It turns on, the main control circuit U1 operates, the switching element SW1 turns on and off, and the output voltage Vout increases.
[0067]
When the output voltage Vout rises above the voltage Vvr2, the output of the comparator U4 goes high again, the diode D3 turns off, the photodiode in the photocoupler OC2 turns on, the phototransistor in the photocoupler OC2 turns on, and the switch SW2 Turns off, the main control circuit U1 stops, the switching element SW1 turns off, and the output voltage Vout decreases.
[0068]
Then, the switch SW2 operates intermittently due to the hysteresis composed of the output voltage Vout and the voltage Vvr2 and the response of the system, and the power supply to the power supply Vcc of the main control circuit U1 operates intermittently. SW1 operates intermittently.
When the load current Io becomes steady, the intermittent operation shifts to a continuous operation.
[0069]
In particular, if the comparator U4 has hysteresis, the operation is preferably performed intermittently.
[0070]
If the switching element SW1 operates intermittently, the loss due to this ON / OFF is reduced, and the power consumption is reduced.
Further, if the power supply to the power supply Vcc of the main control circuit U1 operates intermittently, the power consumption in the main control circuit U1 will also be intermittent and small.
[0071]
As described above, the switching power supply of the present invention can reduce power consumption when the load is on standby and when the load is light.
[0072]
When the main control circuit U1 is stopped, not only the power supply from the auxiliary winding N3 of the transformer T1 as a magnetic element to the main control circuit U1 but also the power supply from the input voltage Vin to the main control circuit U1. Since the power is turned off, the power consumption is further reduced.
[0073]
Further, since the decrease in the output voltage Vout is limited by the comparator U4, no stress is applied to the load.
[0074]
In the above example, the comparator U4 is provided, but the comparator U4 can be omitted. The configuration at this time is such that the comparator U4, the diode D3, and the voltage Vvr2 are omitted in FIG.
[0075]
The operation in this case will be described. The description of the same components as those in the embodiment of FIG. 3 is omitted. When the load current Io is a light load, the voltage generated in the resistor R6 becomes smaller than the voltage Vcr2, the output of the operational amplifier U3 becomes High, the photodiode in the photocoupler OC2 is turned on, and the photo in the photocoupler OC2 is turned on. The transistor turns on, the switch SW2 turns off, the main control circuit U1 stops, the switching element SW1 turns off, and the output voltage Vout decreases.
[0076]
When the switching element SW1 is turned off and the output voltage Vout decreases, the voltage smoothed by the capacitor C1 also decreases, the operational amplifier U3 cannot operate, the photodiode in the photocoupler OC2 is turned off, and the photodiode in the photocoupler OC2 is turned off. The transistor turns off and the switch SW2 turns on. Then, the main control circuit U1 operates, the switching element SW1 turns on and off, and the output voltage Vout increases.
[0077]
When the output voltage Vout rises and the voltage smoothed by the capacitor C1 also rises and the operational amplifier U3 can operate, the output of the operational amplifier U3 goes high again, the photodiode in the photocoupler OC2 turns on, and the The phototransistor in the coupler OC2 turns on, the switch SW2 turns off, the main control circuit U1 stops, the switching element SW1 turns off, and the output voltage Vout decreases.
[0078]
The switch SW2 operates intermittently, the power supply to the power supply Vcc of the main control circuit U1 operates intermittently, and the switching element SW1 operates intermittently according to the operating range of the operational amplifier U3, the response of the system, and the like. Works.
However, the output voltage Vout during intermittent operation is lower than that at the time of steady output.
[0079]
In the above example, the operational amplifier U3 determines the load current Io. Alternatively, the operational amplifier U3 may determine the load current Io based on the current of the switching element SW1. There is a correlation between the load current Io and the current of the switching element SW1.
[0080]
Further, in the above-described example, the comparator U4 determines the output voltage Vout. Alternatively, the comparator U4 may determine the output voltage Vout based on the voltage of the capacitor C2. The output voltage Vout and the voltage of the capacitor C2 have a correlation.
[0081]
In the above-described example, the intermittent operation is realized by the hysteresis composed of the output voltage Vout and the voltage Vvr2, the response of the system, and the like. However, the load current Io becomes a light load separately from this, and the operational amplifier U3 The switch SW2 itself may oscillate at a predetermined cycle during the period when the switch is operating, and may be intermittent.
[0082]
The operation in this case will be described in detail. The description of the same components as those in the embodiment of FIG. 3 is omitted. When the load current Io is a light load, the voltage generated at the resistor R6 becomes smaller than the voltage Vcr2, and the output of the operational amplifier U3 becomes High.
[0083]
Then, the switch SW2 switches on and off at a predetermined cycle, the power supply to the power supply Vcc of the main control circuit U1 operates intermittently, and the switching element SW1 operates intermittently.
When the load current Io becomes steady, the intermittent operation shifts to a continuous operation.
[0084]
Furthermore, in the above-described example, the switch SW2 itself oscillates at a predetermined cycle. Alternatively, after the switch SW2 is turned off, simply holding the off period of the switch SW2 for a predetermined period may be used. Similarly, the operation is intermittent.
[0085]
FIG. 4 is a configuration diagram of a switching power supply device according to a third embodiment of the present invention. The same elements as those in the embodiment of FIG. 3 are denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted.
[0086]
A feature of the embodiment of FIG. 4 is that the output voltage Vout is compared with a predetermined voltage Vref, the current command value VFB is controlled based on the difference, and the current generated when the switching element SW1 is turned on / off based on the current command value VFB. In a switching power supply having a main control circuit U10 of a current control type, a supply control means U20 for inhibiting power supply to the main control circuit U10 when a current command value VFB is lower than a predetermined value Vcr1. Is provided.
When the current command value VFB is higher than the predetermined value Vcr1 ', the supply control means U20 cancels the prohibition of power supply to the main control circuit 10 of the current control method.
[0087]
More specifically, the supply control means U20 turns off the power supply from the auxiliary winding N3 of the transformer T1 as the magnetic element to the main control circuit U10 when the current command value VFB is lower than the predetermined value Vcr1. I do.
[0088]
Further, power is always supplied from the input voltage Vin to the main control circuit U10 via the resistor R1.
[0089]
Further, in the embodiment of FIG. 4, the transformer T1 which is a magnetic element which receives the input voltage Vin and induces the output voltage Vout when the switching element SW1 is turned on and off, and the output voltage Vout and the reference voltage Vref which is a predetermined voltage are used. And a main control circuit U10 for turning on and off the switching element SW1 based on the difference current command value VFB and the current value CS generated by turning on and off the switching element SW1.
[0090]
The supply control means U20 includes a comparator U5 for determining the magnitude of the current command value VFB, a switch SW2 for inhibiting power supply to the main control circuit U10 of the current control method, and other elements.
The resistor R1 is connected to the power supply Vcc of the main control circuit U10 of the current control system. The comparator U5 operates with the voltage smoothed by the capacitor C2.
[0091]
A voltage proportional to the current of the switching element SW1 is generated in the resistor R9. This voltage becomes the signal CS of the main control circuit U10 of the current control system via the filter F. Control is performed based on the peak value of the current flowing through the switching element SW1.
[0092]
The main control circuit U10 of the current control system controls on / off of the switching element SW1 by the signal Vgate. The value of the signal CS is controlled based on the current command value VFB, and the ratio of the ON and OFF times (duty ratio) is adjusted based on the value of the signal CS. The on / off frequency does not change.
A phototransistor in the photocoupler OC2 is connected to the current command value VFB. The current command value VFB is divided by a resistor R10 and a resistor R11 via a diode D10, connected to a comparator U11, and compared with a signal CS.
[0093]
The comparator U11 compares the value of the signal CS with the value obtained by dividing the current command value VFB by the resistor R10 and the resistor R11 via the diode D10, and operates when the values become equal. That is, the peak value of the current flowing through the switching element SW1 is determined based on the current command value VFB.
Due to the voltage division between the resistors R10 and R11, the value of the current command value VFB becomes a value obtained by amplifying the peak value of the current flowing through the switching element SW1.
[0094]
Comparator U5 compares current command value VFB with voltage Vcr1 to determine whether current command value VFB has decreased. The output is connected to the switch SW2 via the diode D4. The comparator U5 operates with the voltage smoothed by the capacitor C2.
The current command value VFB has a correlation with the peak value of the current flowing through the switching element SW1, and has a correlation with the load.
[0095]
The judgment by the comparator U4 is provided with hysteresis. The thresholds are set as voltages Vvr1 and Vvr1 '.
[0096]
The operation of the embodiment of FIG. 4 will be described. The description of the same components as those in the conventional example of FIG. 8 is omitted. When the output voltage Vout becomes higher than the reference voltage Vref, the output of the error amplifier U2 decreases, the current of the photodiode in the photocoupler OC1 increases, the current of the phototransistor in the photocoupler OC1 increases, and the current command value increases. VFB decreases, and the peak value of the current flowing through the switching element SW1 decreases, that is, the ratio (duty ratio) of the ON time of the switching element SW1 decreases, and the output voltage Vout decreases.
[0097]
When the output voltage Vout becomes lower than the reference voltage Vref, the output of the error amplifier U2 increases, the current of the photodiode in the photocoupler OC1 decreases, the current of the phototransistor in the photocoupler OC1 decreases, and the current command value increases. VFB rises, and the peak value of the current flowing through the switching element SW1 rises, that is, the ratio (duty ratio) of the ON time of the switching element SW1 increases, and the output voltage Vout rises.
[0098]
Thus, the output voltage Vout is controlled to a predetermined voltage.
That is, the switching power supply device compares the output voltage Vout with the predetermined voltage Vref, controls the current command value VFB based on the difference between the output voltage Vout and the predetermined voltage Vref, and determines the current value generated when the switching element SW1 is turned on and off based on the current command value VFB. It is composed of a main control circuit U10 of a current control system for controlling.
[0099]
The current command value VFB and the peak value of the current flowing through the switching element SW1 are controlled so as to maintain a correlation. When the input voltage Vin and the output voltage Vout are constant, the current command value VFB has a value that is correlated with the peak value of the current flowing through the switching element SW1, that is, has a unique property that the value is correlated with the load current Io. . Further, when the output voltage Vout fluctuates, the fluctuation is reflected on the current command value VFB. Current command value VFB includes information on both output voltage Vout and load current Io.
[0100]
When the load current is steady, the current command value VFB becomes larger than the voltage Vcr1, the output of the comparator U5 becomes High, the diode D4 is turned off, and the switch SW2 is turned on.
[0101]
Next, the case where the load current Io is a light load will be described. The current command value VFB becomes smaller than the voltage Vcr1, the output of the comparator U5 becomes Low, the diode D4 turns on, the switch SW2 turns off, the main control circuit U10 of the current control system stops, and the switching element SW1 turns off. , The output voltage Vout decreases, and the voltage smoothed by the capacitor C2 also decreases.
[0102]
When the switching element SW1 is turned off and the output voltage Vout decreases, the output of the error amplifier U2 increases, the current of the photodiode in the photocoupler OC1 decreases, and the current of the phototransistor in the photocoupler OC1 decreases. Command value VFB performs feedback so as to increase.
[0103]
When the current command value VFB reaches the voltage Vcr1 ', the output of the comparator U5 becomes High, the diode D4 turns off, and the switch SW2 turns on. Then, the main control circuit U10 of the current control system operates, the switching element SW1 turns on and off, and the output voltage Vout increases.
[0104]
When the output voltage Vout increases, the output of the error amplifier U2 decreases, the current of the photodiode in the photocoupler OC1 increases, the current of the phototransistor in the photocoupler OC1 increases, and the current command value VFB decreases. To ford back.
[0105]
Again, the current command value VFB becomes smaller than the voltage Vcr1, the output of the comparator U5 goes low, the diode D4 turns on, the switch SW2 turns off, the main control circuit U10 of the current control system stops, and the switching element SW1 turns off. It turns off and the output voltage Vout decreases.
[0106]
Then, the switch SW2 operates intermittently due to the hysteresis of the voltage Vcr1 and the voltage Vcr1 'provided in the comparator U5 and the system response, and the power supply to the power supply Vcc of the main control circuit U10 of the current control method is performed. It operates intermittently, and the switching element SW1 operates intermittently.
[0107]
The operation in the embodiment of FIG. 4 will be described in detail with reference to FIG. . 4A shows a change in the current command value VFB, FIG. 4B shows a change in the signal Vgate in the current control type main control circuit U10, and FIG. 4C shows a change in the power supply Vcc of the current control type main control circuit U10. 5 shows a change in the supplied current Icc.
The voltage Vcr1 and the voltage Vcr1 ′ indicate the hysteresis of the comparator U5.
[0108]
Until time t1, the load is a steady load, and current command value VFB is higher than voltage Vcr1. The switch SW2 is turned on, and the main control circuit U10 of the current control system outputs the signal Vgate to control the on / off of the switching element SW1. The current Icc supplied to the power supply Vcc of the main control circuit U10 of the current control method is large.
[0109]
When the load becomes light at time t1, feedback stabilizing the output voltage Vout works, the current command value VFB decreases, and the main control circuit U10 of the current control method uses the on-time ratio (duty ratio) of the signal Vgate. Decrease. The output voltage Vout is controlled to be constant. Current command value VFB is higher than voltage Vcr1. Since the on / off frequency of the switching element SW1 does not change, the loss due to the on / off does not decrease, and the power consumption of the main control circuit U10 of the current control method does not decrease. Therefore, current Icc supplied to power supply Vcc of main control circuit U10 of the current control method is large.
[0110]
Next, when the current command value VFB reaches the voltage Vcr1 at time t2, the switch SW2 is turned off, the main control circuit U10 of the current control method is stopped, the signal Vgate is not output, and the switching element SW1 is turned off. The current Icc supplied to the power supply Vcc of the current control type main control circuit U10 becomes substantially zero.
The output voltage Vout decreases. Feedback works, and the current command value VFB increases.
[0111]
Further, when the current command value VFB reaches the voltage Vcr1 'at time t3, the switch SW2 is turned on, the main control circuit U10 of the current control system operates, the signal Vgate is output, and the switching element SW1 is turned on and off. The current Icc supplied to the power supply Vcc of the main control circuit U10 of the current control method increases due to the loss caused by the on / off and the power consumption of the main control circuit U10 of the current control method.
The output voltage Vout increases. Feedback works, and the current command value VFB decreases.
[0112]
As described above, the power supply to the power supply Vcc of the main control circuit U10 of the current control method operates intermittently due to the hysteresis between the voltage Vcr1 and the voltage Vcr1 ′ and the response of the system, and the switching element SW1 operates intermittently. Works.
[0113]
When the hysteresis between the voltage Vcr1 and the voltage Vcr1 'is small, the intermittent interval becomes narrow.
On the other hand, when the hysteresis between the voltage Vcr1 and the voltage Vcr1 'is large, that is, when Vcr1' is sufficiently large, the comparator U5 operates like a latch circuit.
[0114]
The operation in this case will be described in detail. When the load current Io is a light load, the current command value VFB becomes smaller than the voltage Vcr1, the output of the comparator U5 becomes Low, the diode D4 turns on, the switch SW2 turns off, and the main control circuit U10 of the current control method. Stops, the switching element SW1 is turned off, and the output voltage Vout decreases.
[0115]
When the switching element SW1 turns off and the output voltage Vout decreases, the voltage smoothed by the capacitor C2 also decreases, the comparator U5 cannot operate, the diode D4 turns off, and the switch SW2 turns on. Then, the main control circuit U10 of the current control system operates, the switching element SW1 turns on and off, and the output voltage Vout increases.
[0116]
When the output voltage Vout rises and the voltage smoothed by the capacitor C2 also rises and the comparator U5 becomes operable, the output of the comparator U5 goes low again, the diode D4 turns on, the switch SW2 turns off, and the current control The main control circuit U10 of the system stops, the switching element SW1 turns off, and the output voltage Vout decreases.
[0117]
The switch SW2 operates intermittently according to the operating range of the comparator U5 and the response of the system, and the power supply to the power supply Vcc of the main control circuit U10 of the current control system operates intermittently. Works intermittently.
However, the output voltage Vout during intermittent operation is lower than that at the time of steady output.
[0118]
However, in the embodiment of FIG. 4, since the decrease in the output voltage Vout is limited to an appropriate value by the comparator U5, no stress is applied to the load.
[0119]
When the resistor R1 is connected to the power supply Vcc of the main control circuit U10, the power consumption of the resistor R1 cannot be suppressed by the switch SW2, but the withstand voltage of the switch SW2, the resistor R4, the capacitor C2, and the diode D2 is lowered. There is an effect that it can be suppressed.
[0120]
In the above example, the comparator U5 determines the value of the current command value VFB. Alternatively, the comparator U5 may determine the value of the voltage generated at the resistor R9. Similarly, the current flowing through the switching element SW1 may be detected by a current transformer, and this may be determined by the comparator U5.
[0121]
In the above example, only the main control circuit U10 of the current control system is handled as being integrated. However, the main control circuit U10 of the current control system, the switch SW2, the comparator U5, and the voltage Vcr1 are connected to a single unit. The integrated circuit U30 may be used. This will be described in detail with reference to FIG. FIG. 6 is a block diagram showing a fourth embodiment of the present invention, which is an easy-to-understand rewrite of the embodiment of FIG. 4 using blocks.
The configuration with the single integrated circuit U30 has an effect that the size and cost can be reduced.
[0122]
Further, as shown in FIG. 6, the switch SW2, the comparator U5, and the voltage Vcr1 may be configured by an integrated circuit U20. By combining the main control circuit U10 of the versatile current control method with the integrated circuit U20, there is an effect that the size and cost can be reduced.
[0123]
Further, in the above-described example, the power supply to the power supply Vcc of the main control circuit U1 and the current control type main control circuit U10 is prohibited and the switching element SW1 is turned off. However, the signal Vgate is output separately. Only the driving circuit to be operated may be stopped. In this case, only the loss due to ON / OFF of the switching element decreases, and the power for operating the main control circuit does not decrease.
[0124]
Furthermore, in the above-described example, when the power supply to the power supply Vcc of the main control circuit U1 and the current control type main control circuit U10 is prohibited, the terminal of the signal Vgate becomes high impedance and is pulled down by the resistor R2, and the switching element SW1 Was turned off, but the drive circuit that outputs the signal Vgate in synchronization with the supply control means may clamp the signal Vgate to the Low level.
In this case, the loss due to the on / off of the switching element is reduced, and the power for operating the main control circuit that does not include the drive circuit that outputs the signal Vgate is reduced.
[0125]
In the above-described example, the present invention is applied to a flyback converter, but may be applied to a forward converter, a step-down converter, a step-up converter, and other converters.
[0126]
Furthermore, in the above-described example, the fixed frequency control method in which the on / off frequency does not change is described. However, the present invention may be applied to a variable frequency control method in which the on / off frequency changes.
[0127]
【The invention's effect】
As is apparent from the above description, the present invention has the following effects.
According to the first, second and fifth aspects, the switching power supply apparatus detects the light load state and the voltage level of the output voltage, and cuts off the supply of the power supply voltage to the control circuit based on the detection results. Generates time to stop itself. As a result, a switching power supply device with reduced power loss at light load can be realized.
[0128]
According to the third and fourth aspects of the present invention, the circuit configuration can be relatively easily and inexpensively realized by using the photocoupler for generating and transmitting the feedback signal and the output detection signal.
[0129]
According to the invention as set forth in claim 6, since the supply control means for prohibiting the power supply to the main control circuit is provided when the load current is lower than the predetermined value, at the time of load standby and light load In addition, there is an effect that the loss due to the on / off of the switching element is reduced, the power for operating the main control circuit is reduced, and the power consumption of the switching power supply is reduced.
[0130]
According to the invention of claim 7, in the invention of claim 6, the supply control means releases the prohibition of power supply to the main control circuit when the output voltage is lower than a predetermined value. Therefore, in addition to the effect of the sixth aspect, there is an effect that a decrease in the output voltage at the time of standby of the load and at the time of light load can be suppressed.
[0131]
According to the invention as set forth in claim 8, when the load current is lower than the predetermined value, the supply control means for intermittently supplying power to the main control circuit is provided. In addition, the loss due to the on / off of the switching element is reduced, the power for operating the main control circuit is reduced, the power consumption of the switching power supply is reduced, and the output voltage is reduced at the time of a load standby and at a light load. This has the effect of suppressing noise.
That is, the effect of claim 7 can be realized without detecting the output voltage.
[0132]
According to the ninth aspect of the present invention, in the current control method, when the current command value is lower than the predetermined value, the supply control means for prohibiting power supply to the main control circuit is provided. At the time of standby and light load, the loss due to the on / off of the switching element is reduced, the power for operating the main control circuit is reduced, the power consumption of the switching power supply is reduced, and the configuration is simple and compact. There is an effect that cost can be reduced.
In other words, the effect of claim 6 can be realized with a simple configuration by making use of the characteristic characteristic of the current control method.
[0133]
According to the tenth aspect, in the ninth aspect, the supply control means cancels the prohibition of power supply to the main control circuit when the current command value is higher than a predetermined value. Therefore, in addition to the effect of the ninth aspect, there is an effect that a decrease in the output voltage at the time of standby of the load and at the time of light load can be suppressed.
[0134]
Furthermore, according to the present invention, it is possible to provide a switching power supply device which has suitable output characteristics while reducing power consumption during standby and light load, and which can be easily reduced in size and cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a configuration diagram showing one embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a timing chart showing an operation at a light load in one embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a configuration diagram showing a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a configuration diagram showing a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a characteristic diagram for explaining the operation of the embodiment of FIG. 4;
FIG. 6 is a configuration diagram showing a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 7 is a configuration diagram of a conventional switching power supply device.
FIG. 8 is a configuration diagram of another conventional switching power supply device.
[Explanation of symbols]
1 Startup circuit
2 Control circuit
3 Feedback detection circuit
4 Output detection circuit
U1, U10 Main control circuit
U20 supply control means
SW1, Q1 switching element
T1, T31 Magnetic element (transformer)
Vin input voltage
Vout output voltage
Io Load current
VFB current command value

Claims (13)

トランスの１次側に印加される電圧をスイッチングして２次側に伝送し、出力電圧が設定電圧になるように制御する制御回路を有するスイッチング電源装置において、
前記制御回路のスイッチング信号のデューティー比が所定の値以下であり、且つ前記出力電圧が所定の電圧以上であることを検出した時に前記制御回路を停止させることを特徴としたスイッチング電源装置。In a switching power supply device having a control circuit for switching a voltage applied to a primary side of a transformer and transmitting the voltage to a secondary side and controlling the output voltage to be a set voltage,
A switching power supply device, wherein the control circuit is stopped when it is detected that a duty ratio of a switching signal of the control circuit is equal to or less than a predetermined value and the output voltage is equal to or more than a predetermined voltage. 出力電圧を設定電圧にするための帰還信号に基づきトランスの１次側に印加される電圧をスイッチングして２次側に伝送し、出力電圧が設定電圧になるように制御する制御回路を有するスイッチング電源装置において、
前記制御回路の起動時に前記入力電圧から前記制御回路に電源電圧を供給する起動回路と、
前記制御回路の起動後に前記トランスから前記制御回路に電源電圧を供給し、前記入力電圧のスイッチングのデューティー比が所定の値以下の時には供給する電圧が前記制御回路の動作停止電圧以下になる補助巻線と、
前記出力電圧が所定の電圧以上であることを検出する検出部と、その検出結果に基づき前記起動回路から制御回路への電源電圧の供給を遮断する起動回路制御部から成る出力検出回路と、
を設けたことを特徴とするスイッチング電源装置。A switching circuit that switches a voltage applied to a primary side of the transformer based on a feedback signal for setting an output voltage to a set voltage, transmits the voltage to a secondary side, and controls the output voltage to be the set voltage; In the power supply,
A starting circuit that supplies a power supply voltage to the control circuit from the input voltage when starting the control circuit;
A power supply voltage is supplied from the transformer to the control circuit after activation of the control circuit, and when the duty ratio of the switching of the input voltage is equal to or less than a predetermined value, the supplied voltage becomes equal to or less than the operation stop voltage of the control circuit. Lines and,
A detection unit that detects that the output voltage is equal to or higher than a predetermined voltage, and an output detection circuit that includes a start-up circuit control unit that cuts off supply of a power supply voltage from the start-up circuit to a control circuit based on the detection result.
A switching power supply device comprising: 前記帰還信号は、フォトカプラにより２次側から１次側へ伝達されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスイッチング電源装置。3. The switching power supply according to claim 1, wherein the feedback signal is transmitted from a secondary side to a primary side by a photocoupler. 前記検出信号は、フォトカプラにより２次側から１次側へ伝達されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のスイッチング電源装置。The switching power supply device according to claim 1, wherein the detection signal is transmitted from a secondary side to a primary side by a photocoupler. 前記トランスの１次側巻線と補助巻線の巻線比は、前記入力電圧のスイッチングのデューティー比が所定の値以下になった時に、前記補助巻線で生成される電圧が前記制御回路の動作停止電圧以下になるように設定されたことを特徴とする請求項２記載のスイッチング電源装置。The winding ratio between the primary winding and the auxiliary winding of the transformer is such that when the duty ratio of the switching of the input voltage becomes equal to or less than a predetermined value, the voltage generated by the auxiliary winding is equal to the voltage of the control circuit. 3. The switching power supply according to claim 2, wherein the switching power supply is set to be equal to or lower than the operation stop voltage. 出力電圧と所定の電圧とを比較して、その差に基づきスイッチング素子のオンオフを制御する主制御回路を有するスイッチング電源装置において、
負荷電流が所定の値よりも低い時に、前記主制御回路への電力供給を禁止する供給制御手段を設けることを特徴とするスイッチング電源装置。In a switching power supply device having a main control circuit that compares an output voltage with a predetermined voltage and controls on / off of a switching element based on the difference,
A switching power supply device comprising: a supply control unit that prohibits power supply to the main control circuit when a load current is lower than a predetermined value. 前記供給制御手段は、前記出力電圧が所定の値よりも低い時に、前記主制御回路への電力供給の禁止を解除することを特徴とする請求項６に記載のスイッチング電源装置。7. The switching power supply device according to claim 6, wherein the supply control unit releases the prohibition of power supply to the main control circuit when the output voltage is lower than a predetermined value. 出力電圧と所定の電圧とを比較して、その差に基づきスイッチング素子のオンオフを制御する主制御回路を有するスイッチング電源装置において、
負荷電流が所定の値よりも低い時に、前記主制御回路への電力供給を間歇する供給制御手段を設けることを特徴とするスイッチング電源装置。In a switching power supply device having a main control circuit that compares an output voltage with a predetermined voltage and controls on / off of a switching element based on the difference,
A switching power supply unit, comprising: a supply control unit that intermittently supplies power to the main control circuit when a load current is lower than a predetermined value. 出力電圧と所定の電圧とを比較して、その差に基づき電流指令値を制御し、前記電流指令値に基づきスイッチング素子のオンオフで発生する電流値を制御する主制御回路を有するスイッチング電源装置において、
前記電流指令値が所定の値よりも低い時に、前記主制御回路への電力供給を禁止する供給制御手段を設けることを特徴とするスイッチング電源装置。A switching power supply device having a main control circuit that compares an output voltage with a predetermined voltage, controls a current command value based on the difference, and controls a current value generated when a switching element is turned on and off based on the current command value. ,
A switching power supply device, comprising: a supply control unit that prohibits power supply to the main control circuit when the current command value is lower than a predetermined value. 前記供給制御手段は、前記電流指令値が所定の値よりも高いときに、前記主制御回路への電力供給の禁止を解除することを特徴とする請求項９に記載のスイッチング電源装置。10. The switching power supply device according to claim 9, wherein the supply control unit releases the prohibition of power supply to the main control circuit when the current command value is higher than a predetermined value. スイッチング素子のオンオフにより入力電圧が与えられ出力電圧を誘起する磁性素子と、前記スイッチング素子をオンオフする主制御回路と、を備えるスイッチング電源装置において、
負荷電流が所定の値よりも低く、前記出力電圧が所定の値よりも高いときに、前記入力電圧から前記主制御回路への電力供給及び前記磁性素子の補助巻線から前記主制御回路への電力供給をオフし、
前記出力電圧が所定の値よりも低いときに、前記入力電圧から前記主制御回路への電力供給をオンする供給制御手段を設けることを特徴とするスイッチング電源装置。In a switching power supply device, comprising: a magnetic element to which an input voltage is given by an on / off of a switching element to induce an output voltage;
When the load current is lower than a predetermined value and the output voltage is higher than a predetermined value, power is supplied from the input voltage to the main control circuit and from the auxiliary winding of the magnetic element to the main control circuit. Turn off the power supply,
A switching power supply unit, comprising: a supply control unit that turns on power supply from the input voltage to the main control circuit when the output voltage is lower than a predetermined value. スイッチング素子のオンオフにより入力電圧が与えられ出力電圧を誘起する磁性素子と、前記スイッチング素子をオンオフする主制御回路と、負荷電流が所定の値よりも低く、前記出力電圧が所定の値よりも高いときに、前記磁性素子の補助巻線から前記主制御回路への電力供給をオフする供給制御手段と、を備えるスイッチング電源装置において、
前記供給制御手段は、前記出力電圧が所定の値よりも低いときに、前記入力電圧から前記主制御回路への電力供給をオンすることを特徴とするスイッチング電源装置。A magnetic element that is supplied with an input voltage by turning on and off a switching element to induce an output voltage, a main control circuit that turns on and off the switching element, and that the load current is lower than a predetermined value and the output voltage is higher than a predetermined value And a supply control unit for turning off the power supply from the auxiliary winding of the magnetic element to the main control circuit.
The switching power supply device, wherein the supply control unit turns on power supply from the input voltage to the main control circuit when the output voltage is lower than a predetermined value. スイッチング素子のオンオフにより入力電圧が与えられ出力電圧を誘起する磁性素子と、前記出力電圧と所定の電圧とを比較して、その差の電流指令値とスイッチング素子のオンオフで発生する電流値とに基づき、前記スイッチング素子をオンオフする主制御回路と、を備えるスイッチング電源装置において、
前記電流指令値が所定の値よりも低いときに、前記磁性素子の補助巻線から前記主制御回路への電力供給をオフし、前記電流指令値が所定の値よりも高いときに、前記入力電圧から前記主制御回路への電力供給をオンする供給制御手段と、前記主制御回路と、を単一の集積回路で形成することを特徴とするスイッチング電源装置。A magnetic element to which an input voltage is applied by turning on and off a switching element to induce an output voltage, the output voltage is compared with a predetermined voltage, and a current command value of the difference and a current value generated when the switching element is turned on and off are compared. And a main control circuit for turning on and off the switching element.
When the current command value is lower than a predetermined value, power supply from the auxiliary winding of the magnetic element to the main control circuit is turned off, and when the current command value is higher than a predetermined value, A switching power supply device, wherein a supply control unit for turning on power supply to the main control circuit from a voltage and the main control circuit are formed by a single integrated circuit.
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